KR20210005877A - 종이 제품에 대한 강도 첨가제의 거품 보조 적용 - Google Patents
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Abstract
거품형성 제제가 본원에서 제공된다. 거품형성 제제는 거품형성 용액의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%의 양의 적어도 하나의 거품형성제를 포함한다. 거품형성 제제는, 거품형성 용액의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 50 중량%의 양의, 양이온성 관능기를 갖는 합성 강도 첨가제를 추가로 포함한다. 거품형성 제제는 물을 추가로 포함한다.
Description
관련 출원과의 교차 참조
본 출원은 2018년 4월 4일에 출원된 U.S. 가출원 제62/652,788호 및 2018년 6월 28일에 출원된 U.S. 가출원 제62/691,125호를 우선권 주장하며, 상기 가출원들은 모두 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 초기 종이 웹(embryonic paper web)에 첨가제를 적용하는 분야에 관한 것이다. 더 특히, 본 개시내용은 새로이 형성된 습윤 초기 웹에 거품형성(foaming) 기법을 사용하여 강도 첨가제를 적용하는 것에 관한 것이다.
종이 생산에 있어서, 첨가제는 종이 특성을 개선하기 위해 제지 공정에 도입된다. 예를 들어, 공지된 첨가제는 종이 강도, 배수 특성, 보류 특성 등을 개선한다.
종래의 제지기에서, 펄프는 원료 제조 시스템에서 리파이닝된다. 화학 첨가제, 염료 및 충전제가 때로는 2.5-5% 점조도에서 작동되는 원료 제조 시스템 내의 원료에 첨가된다. 원료 제조 시스템의 저농도 원료 회로에서, 펄프는 팬 펌프에서 약 2.5-3.5% 점조도로부터 약 0.5-1.0% 점조도로 희석된다. 이러한 희석 동안에, 추가의 화학 첨가제가 펄프에 첨가될 수 있다. 원료 제조 시스템 내의 이러한 위치 중 어느 하나에서의 화학 첨가제의 첨가는 본원에서 사용되는 바와 같은 "습부 첨가(wet end addition)"로 간주될 것이다. 이어서 0.5-1.0%의 점조도의 원료는 전형적으로 기계 세정기, 기계 스크린, 및 탈기기 (존재하는 경우에)를 통해 헤드박스로 펌핑된다. 헤드박스로부터, 0.5-1.0%의 점조도의 슬러리가, 움직이는 연속 형성 직물 상에 뿌려진다. 형성 직물은 직조망의 형태를 가질 수 있다. 형성 직물이 헤드박스로부터 프레스 구역으로 기계 방향으로 이동함에 따라, 대부분의 물은 형성 직물을 통해 배수되고 섬유는 형성 직물 상에 보류된다. 물이 배수됨에 따라, 초기 시트의 물 함량은 약 99-99.5% 물로부터 약 70-80% 물로 떨어질 수 있다. 추가의 물은 프레스 구역에서 제거될 수 있으며, 시트는 약 40-50% 고형분의 점조도를 갖고서 프레스 구역을 빠져나갈 수 있다. 추가의 물은 전형적으로 건조기 구역에서 시트로부터 제거되며, 시트는 약 90-94% 고형분을 갖고서 건조기 구역을 빠져나갈 수 있다. 이어서 시트는 임의로 캘린더링될 수 있고, 이어서 릴 상에 수집될 수 있다.
상기에 설명된 바와 같이, 강도 첨가제와 같은 화학 첨가제가 원료 제조 구역에서 펄프에 도입될 수 있고, 이는 "습부 첨가"로서 공지되어 있다. 강도 첨가제는 전형적으로 최종 종이 제품의 섬유 결합을 개선하기 위해 첨가된다. 최종 종이 제품의 개선된 섬유 결합은 종이 제품의 강도 매개변수 (예컨대 건조 인장 강도)를 개선한다.
건조 인장 강도와 같은 결합-관련 종이 강도 매개변수를 추가로 개선하는 것이 바람직하다.
요약
본 요약은 하기 상세한 설명 절에서 자세하게 설명되는 몇 가지 개념을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된다.
예시적인 실시양태에서, 용액, 현탁액 또는 유화액일 수 있는, 거품형성 제제가 제공되며, 상기 거품형성 제제는 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%의 양의 적어도 하나의 거품형성제; 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 50 중량%의 양의, 양이온성 관능기를 포함하는 합성 강도 첨가제; 및 물을 포함한다. 적어도 하나의 거품형성제는 에톡실레이트, 알콕실화 지방산, 폴리에톡시 에스테르, 글리세롤 에스테르, 폴리올 에스테르, 헥시톨 에스테르, 지방 알콜, 알콕실화 알콜, 알콕실화 알킬 페놀, 알콕실화 글리세린, 알콕실화 아민, 알콕실화 디아민, 지방 아미드, 지방산 알킬올 아미드, 알콕실화 아미드, 알콕실화 이미다졸, 지방 아미드 옥시드, 알칸올 아민, 알칸올아미드, 폴리에틸렌 글리콜, 에틸렌 및 프로필렌 옥시드, EO/PO 공중합체 및 그의 유도체, 폴리에스테르, 알킬 사카라이드, 알킬, 폴리사카라이드, 알킬 글루코시드, 알킬 폴리글루코시드, 알킬 글리콜 에테르, 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리비닐 알콜 및 그의 유도체, 알킬 폴리사카라이드, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 비이온성 거품형성제; 라우릴 디메틸아민 옥시드, 코코암포아세테이트, 코코암포디아세테이트, 코코암포디프로피오네이트, 코카미도프로필 베타인, 알킬 베타인, 알킬 아미도 베타인, 히드록시술포 베타인, 코카미도프로필 히드록시술타인, 알킬이미노디프로피오네이트, 아민 옥시드, 아미노산 유도체, 알킬 디메틸아민 옥시드 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 쯔비터이온성 또는 양쪽성 거품형성제; 또는 알킬 아민 및 아미드 및 그의 유도체, 알킬 암모늄, 알콕실화 아민 및 아미드 및 그의 유도체, 지방 아민 및 지방 아미드 및 그의 유도체, 4급 암모늄, 알킬 4급 암모늄 및 그의 유도체 및 그의 염, 이미다졸린 유도체, 카르빌 암모늄 염, 카르빌 포스포늄 염, 상기에 설명된 구조의 중합체 및 공중합체, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 양이온성 거품형성제 중 적어도 하나를 포함한다.
또 다른 예시적인 실시양태에서, 거품형성 제제로 기체가 혼입되면 목표 기체 함량을 갖는 거품을 생성하는 거품형성 제제가 제공된다. 거품형성 제제는 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.001% 내지 약 10%의 양의 적어도 하나의 거품형성제; 거품형성 제제의 총량의 약 0.01% 내지 약 50%의 양의, 양이온성 관능기를 포함하는 적어도 하나의 합성 강도 첨가제; 및 물을 포함한다. 거품형성 제제 중 적어도 하나의 거품형성제의 농도는 기체가 거품형성 제제에 혼입된 후에 거품의 목표 기체 함량을 생성하기에 실질적으로 최소한으로 충분하다.
또 다른 예시적인 실시양태에서, 양이온성 관능기를 포함하는 합성 강도 첨가제를 종이 제품에 도입시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 거품형성 제제로부터 거품을 생성하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 거품형성 제제는 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%의 양의 적어도 하나의 거품형성제; 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 50 중량%의 양의 합성 양이온성 강도 첨가제; 및 물을 포함한다. 상기 방법은 또한 거품을 습윤 형성된 초기 웹에 적용하는 단계를 포함한다.
다른 바람직한 특징은 첨부된 도면 및 본 배경기술과 관련하여 주어진 하기 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.
특허대상에 대한 더 완전한 이해는 첨부된 도면과 관련하여 주어진 하기 상세한 설명으로부터 비롯될 수 있으며, 여기서 상기 도면에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타내고, 여기서:
도 1은 다양한 실시양태에 따른 제지 시스템의 개략도를 도시하고;
도 2는 특정한 목표 거품 공기 함량을 달성하는 데 필요한 강도 첨가제 및 거품형성제의 상대적 양의 그래프를 도시하고;
도 3은 재활용 라이너보드(linerboard) 샘플에 대한 건조 뮬렌 버스트(Mullen Burst) 결과의 그래프를 도시하고;
도 4는 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 뮬렌 버스트 결과의 또 다른 그래프를 도시하고;
도 5는 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 6은 재활용 라이너보드 샘플에 대한 인장 에너지 흡수 결과의 그래프를 도시하고;
도 7은 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 신장 결과의 그래프를 도시하고;
도 8은 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 9는 미사용(virgin) 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 10은 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 신장 결과의 그래프를 도시하고;
도 11은 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 에너지 흡수 결과의 그래프를 도시하고;
도 12는 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 뮬렌 및 링 파쇄(ring crush) 결과의 그래프를 도시하고;
도 13은 미사용 라이너보드에 대한 건조 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 14는 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 인장 에너지 흡수 결과의 그래프를 도시하고;
도 15는 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 16은 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 에너지 흡수 결과의 그래프를 도시하고;
도 17은 상이한 거품형성제들을 사용한 경우에 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 18은 상이한 거품형성제들을 사용한 경우에 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 또 다른 그래프를 도시하고;
도 19는 상이한 거품형성제들을 사용한 경우에 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 또 다른 그래프를 도시하고;
도 20은 상이한 거품형성제들을 사용한 경우에 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 또 다른 그래프를 도시한다.
도 1은 다양한 실시양태에 따른 제지 시스템의 개략도를 도시하고;
도 2는 특정한 목표 거품 공기 함량을 달성하는 데 필요한 강도 첨가제 및 거품형성제의 상대적 양의 그래프를 도시하고;
도 3은 재활용 라이너보드(linerboard) 샘플에 대한 건조 뮬렌 버스트(Mullen Burst) 결과의 그래프를 도시하고;
도 4는 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 뮬렌 버스트 결과의 또 다른 그래프를 도시하고;
도 5는 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 6은 재활용 라이너보드 샘플에 대한 인장 에너지 흡수 결과의 그래프를 도시하고;
도 7은 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 신장 결과의 그래프를 도시하고;
도 8은 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 9는 미사용(virgin) 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 10은 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 신장 결과의 그래프를 도시하고;
도 11은 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 에너지 흡수 결과의 그래프를 도시하고;
도 12는 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 뮬렌 및 링 파쇄(ring crush) 결과의 그래프를 도시하고;
도 13은 미사용 라이너보드에 대한 건조 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 14는 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 인장 에너지 흡수 결과의 그래프를 도시하고;
도 15는 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 16은 미사용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 에너지 흡수 결과의 그래프를 도시하고;
도 17은 상이한 거품형성제들을 사용한 경우에 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 그래프를 도시하고;
도 18은 상이한 거품형성제들을 사용한 경우에 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 또 다른 그래프를 도시하고;
도 19는 상이한 거품형성제들을 사용한 경우에 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 또 다른 그래프를 도시하고;
도 20은 상이한 거품형성제들을 사용한 경우에 재활용 라이너보드 샘플에 대한 건조 및 습윤 인장 강도 결과의 또 다른 그래프를 도시한다.
상세한 설명
하기 상세한 설명은 본질적으로 단지 설명적일 뿐이며 특허대상의 실시양태 또는 이러한 실시양태의 적용 및 사용을 제한하려는 의도가 없다. 본원에서 사용되는 바와 같은 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서의 역할을 하는"을 의미한다. 따라서, 본원에서 "예시적인" 것으로서 설명된 임의의 실시양태가 반드시 다른 실시양태에 비해 바람직하거나 유리하다고 해석되는 것은 아니다. 본원에 설명된 모든 실시양태는 관련 기술분야의 통상의 기술자가 청구범위에 의해 정의된 시스템 및 방법을 만들거나 사용할 수 있게 하기 위해 제공되는 예시적인 실시양태이다. 더욱이, 상기 기술분야, 배경기술, 요약 또는 하기 상세한 설명에 제시된 임의의 명시적 또는 암시적 이론에 얽매이려는 의도가 없다. 간결하게 하기 위해, 종래의 기법 및 조성물은 본원에서 상세히 설명되지 않을 수 있다.
본 개시내용의 실시양태는 거품 보조 적용 기법을 통해 첨가제를 종이 기재에 도입시키는 것에 관한 것이다.
거품형성된 제제를 습윤 초기 웹에 적용하기 위한 시스템의 개략도가 도 1에 도시되어 있다. 상기 시스템은 고농도 원료 회로(21) 및 저농도 원료 회로(22)를 포함하는 원료 제조 구역(20)을 포함한다 (이러한 도면에서 각각의 회로는 점선 화살표를 사용하여 도시됨). 이러한 도면에서 원료의 흐름은 실선 화살표를 사용하여 도시된다. 한 실시양태에서, 고농도 원료 구역(21)은 고농도 원료의 섬유를 더 유연하게 만들고 약 2.0-5.0%의 점조도를 갖는 고농도 원료의 기계적 작용을 통해 그의 표면적을 증가시킴으로써 고농도 원료의 섬유-섬유 결합을 개선하도록 구성된 하나 이상의 리파이너(refiner)(23)를 포함한다. 한 실시양태에서, 리파이너에 이어, 고농도 원료는 블렌드 체스트(blend chest)(24)에 들어간다. 블렌드 체스트(24)에서, 원료는 임의로 다른 공급원(25)으로부터의 원료와 블렌딩될 수 있다. 추가로, 원료는 블렌드 체스트(24)에서 화학 첨가제(26)와 블렌딩될 수 있다. 원료가 블렌드 체스트(24)를 빠져나간 후에, 원료의 점조도가 미리 결정된 목표 범위 내에 있도록 제어하기 위해, 원료는 물(27)의 첨가를 통해 희석될 수 있다. 이어서 원료는 제지기 체스트(28)에 들어가고, 상기 체스트에서 추가의 화학 첨가제(29)가 첨가될 수 있다. 한 실시양태에서, 원료가 제지기 체스트(28)를 빠져나가는 동안에, 원료는 원료의 점조도가 약 0.5-1.0%로 제어되도록 다량의 물(30)로 희석된다. 이어서 약 0.5-1.0%의 점조도를 갖는 원료는 저농도 원료 회로(22)에 들어간다.
예시적인 실시양태에서, 저농도 원료 회로(22)에서, 원료는 저점조도 세정, 스크리닝, 및 탈기 장치(32)를 통과할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 추가의 화학 첨가제가 이러한 세정, 스크리닝, 및 탈기 장치(32) 내에서 일어나는 공정 동안에 원료에 첨가될 수 있다. 저농도 원료 세정, 스크리닝 및 탈기 공정 후에, 원료는 형성 구역(33)에 들어간다. 예시적인 실시양태에서, 형성 구역(33)에서, 헤드박스(34)가 원료(35)를 이동하는 직조 직물 ("형성 직물")(36) 상에 분배한다. 예시적인 실시양태에서, 형성 직물(36)은 하나 이상의 히드라포일(hydrafoil)(37) 박스 위로 원료를 이송하며, 이는 원료로부터 물을 배수시킴으로써 원료의 점조도를 증가시켜 초기 웹(54)을 형성하는 역할을 한다. 예시적인 실시양태에서, 웹(54)이 약 2 내지 3%의 점조도를 갖는 경우에, 웹(54)은 웹(54)으로부터 추가의 물을 제거하기 위해 웹(54)에 "저"진공을 적용하도록 구성된 하나 이상의 저진공 박스(38)를 지나간다. 웹(54)이 하나 이상의 저진공 박스(38)를 지나간 후에, 예시적인 실시양태에서, 웹(54)은 후속적으로 하나 이상의 "고"진공 박스(39, 40)를 지나갈 수 있으며, 상기 박스에서는 웹(54)이 약 10-20%의 점조도를 가질 때까지 추가의 물이 더 높은 진공력에 의해 제거된다. 이어서, 예시적인 실시양태에서, 추가의 물은 진공 하에 최종 롤인 카우치 롤(41)에 의해 제거된다. 카우치 롤(41)에 이어, 습윤 웹(54)은 약 20-25%의 점조도를 갖고서 가압 구역(42)에 들어가며, 상기 구역에서는 프레스 롤이 습윤 웹(54)으로부터 추가의 물을 가압 제거한다. 웹(54)은 약 40-50%의 점조도를 갖고서 가압 구역을 빠져나가서 건조 구역(43)에 들어가며, 상기 구역에서는 가열된 건조기 실린더가 웹(54)을 가열하고 웹(54)으로부터 추가의 물을 증발시킨다. 건조 구역(43) 후에, 웹(54)은 약 93-95%의 점조도를 갖는 종이로 전환된다. 건조 구역(43)에 이어, 건조 직후의 종이는 캘린더(44)에 의해 평활화되고 릴(45)에 의해 권취될 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 강도 첨가제와 같은 첨가제가 거품-보조 적용을 통해 웹(54)에 첨가될 수 있다. 특히, 예시적인 실시양태에서, 거품형성제(46)와 화학 강도 첨가제(47)는 거품 발생기(48)에서 블렌딩되어 거품형성 제제(50)를 형성한다. 기체(49)가 거품형성 제제(50)에 혼입되어 거품(51)을 형성한다. 대안적인 실시양태에서, 거품형성제(46) 및 강도 첨가제(47)는 또 다른 장치에서 블렌딩되어 거품형성 제제(50)를 형성하고, 후속적으로 기체(49)가 거품형성 제제(50)에 혼입되어 거품(51)을 형성한다. 예시적인 실시양태에서, 기체가 거품형성 제제(50)에 혼입된 후에, 생성된 거품(51)은 호스(52)를 통해 거품 분배기(53)로 운반되며, 상기 거품 분배기에서 거품은 초기 웹(54) 상에 적용된다. 예시적인 실시양태에서, 거품(51)은 제1 고진공 박스(39)와 제2 고진공 박스(40) 사이에서 적용된다. 거품 적용 후에, 고진공 박스(40)에 의해 형성된 진공은 거품(51)을 습윤 초기 웹(54)에 끌어들인다.
하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 놀랍게도, 특정한 강도 첨가제를 특정한 거품형성제와 함께 거품 보조 첨가 기법을 통해 적용하면, 동일한 화학 강도 첨가제가 습부 첨가를 통해 첨가된 종이 제품에 비해, 종이 제품의 결합-관련 종이 강도 특성에 있어서 개선 (또는, 일부 시나리오에서는, 적어도 동등한 성능)이 초래되는 것으로 관찰되었다. 이전에는, 거품형성제는 종이의 펄프 섬유들 사이의 결합을 방해함으로써 종이 강도 특성을 저감시키는 것으로 공지되어 있었다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "거품형성제"는 그것이 용해되는 액체 매질의 표면 장력 및/또는 다른 상과의 계면 장력을 낮춤으로써 액체/증기 계면 (또는 다른 이러한 계면)에서 흡수되는 물질이라고 정의된다. 거품형성제는 일반적으로 거품을 발생시키거나 안정화하는 데 사용된다.
예시적인 실시양태에서, 습윤 형성된 웹(54)이 진공 박스(38, 39, 40)를 지나가는 동안에, 거품형성된 첨가제가 섬유의 습윤 초기 웹(54)에 적용될 수 있다. 섬유의 습윤 초기 웹(54)으로부터 물이 제거되는 동안에, 강도 첨가제(47)가 정전기적 수단과 물리적 수단의 조합에 의해 웹(54)에 끌어들여지고 웹 내에 보류된다.
강도 첨가제는 전형적으로, 웹의 개별 섬유를 더 강하게 만듬으로써 기능하는 것이 아니라, 섬유-섬유 결합의 총 결합 면적을 증가시킴으로써 기능한다. 증가된 섬유의 결합 면적 및 후속적으로 향상된 결합-관련 시트 강도 특성은 다른 기법을 통해서도 달성될 수 있다. 예를 들어, 향상된 섬유 리파이닝, 시트 습윤 가압, 및 개선된 형성이 섬유의 결합 면적을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 특정한 경우에, 강도 첨가제의 거품 보조 적용을 통해 달성된 섬유 결합-관련 종이 강도 특성은 동일한 강도 첨가제의 습부 첨가에 비해 더 크게 개선된 것으로 나타났다. 특히, 강도 첨가제의 거품 보조 적용과 관련된 한 가지 이점은, 더 높은 농도의 강도 첨가제가 습윤 형성된 시트에 도입될 수 있다는 것이며, 반면에, 전통적인 습부 첨가의 매우 낮은 점조도 환경에서는 강도 첨가제의 실제 용량 범위가 습부 첨가제의 농도를 제한한다. 전통적인 습부 첨가의 경우에, 강도 첨가제의 용량의 제한은 비교적 적은 용량에서 용량-반응 곡선의 결합-관련 시트 강도 특성 "평탄화"로 이어지는 반면에, 강도 첨가제의 거품 보조 첨가는 지속적인 용량 반응으로 이어졌으며, 여기서 습윤 시트에 적용된 강도 첨가제의 농도의 증가는, 심지어 통상의 용량보다 훨씬 더 큰 경우에서도, 제조된 종이 제품의 강도 특성의 향상을 초래하였다.
예시적인 실시양태에서, 강도 첨가제는 양이온성 관능기를 포함하는 합성 강도 첨가제, 예를 들어 양이온성 강도 첨가제 또는 양쪽성 강도 첨가제이다. 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 양이온성 관능기를 갖는 합성 강도 첨가제는 최종 종이 시트의 결합 관련 강도 특성을 개선한다는 것을 유념하도록 한다.
이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 특정한 강도 첨가제의 거품 보조 적용을 통해 달성된 종이 결합 관련 강도 특성의 개선은, 동일한 첨가제의 습부 첨가에 비해, 첨가제가 거품 보조 적용에 의해 더 잘 보류된다는 것일 수 있다. 특히, 원료 제조 구역 (물 함량이 전형적으로 약 95-99% 또는 그 초과임)에서의 펄프에 대한 강도 첨가제의 습부 첨가에 비해, 시트가 물에 비해 섬유를 더 높은 농도로 가질 때 (일반적으로 물 함량은 약 70-90%임) 첨가제의 거품형성 적용이 수행되기 때문에, 펄프가 후속 물 제거 구역을 통과할 때 강도 첨가제 손실이 덜 일어난다. 예시적인 실시양태에서, 습윤 형성된 초기 웹에 거품을 적용하는 단계는 습윤 형성된 초기 웹이 약 5% 내지 약 45%, 예를 들어 약 5% 내지 약 30%의 펄프 섬유 점조도를 가질 때 수행된다.
이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 동일한 첨가제의 습부 첨가에 비해, 특정한 강도 첨가제의 거품 보조 적용으로 인해 종이 강도 매개변수가 개선되는 이유는, 하기에 더 상세히 설명될 바와 같이, 섬유에 대한 강도 첨가제의 첨가제 흡착을 방해하는 오염 물질/오염원이 원료 제조 구역에 더 많은 양으로 존재할 수 있기 때문이라고 생각된다.
이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 동일한 첨가제의 습부 첨가에 비해, 특정한 강도 첨가제의 거품 보조 적용으로 인해 종이 매개변수가 개선되는 이유는, 강도 첨가제가 시트에 단지 표면 하전 수단에 의해서만 혼입되는 대신에 적어도 부분적으로는 물리적 수단에 의해 혼입되므로, 형성 웹에 잔류하는 이용가능한 하전된 부위의 결핍으로 인해 시트에 혼입될 수 있는 강도 첨가제의 양이 제한되지는 않기 때문이라고 생각된다. 첨가제가 습부 첨가에 의해 도입되는 경우에, 특히 다량의 첨가제가 이러한 방식으로 도입되는 경우에, 형성 웹에 잔류하는 이용가능한 하전된 결합 부위의 결핍, 예컨대 잔류하는 이용가능한, 음이온성으로 하전된 부위의 결핍이 일어날 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 강도 첨가제의 거품 보조 적용은 약 40% 내지 약 95%, 예를 들어 약 60% 내지 약 80%의 공기 함량을 갖는 거품을 사용하여 시트에 대해 수행된다. 거품은, 기체를 거품형성 제제에 주입하는 것, 거품형성 제제를 충분한 기체의 존재 하에 전단하는 것, 거품형성 제제를 기체 흐름에 주입하는 것, 또는 다른 적합한 수단에 의해, 형성될 수 있다.
이론에 의해 제한되려는 것은 아니지만, 용기 내의 고속 균질화기를 사용하여 공기를 액체에 혼입시킴으로써 소량의 배치의 거품형성 제제를 거품형성하는 경우에, 10-300 마이크로미터 직경의 범위의 미세한 기포로서 분산되는 기체의 양은 거품형성제의 특성 및 농도 및 그것과 강도 첨가제의 상호작용에 의해 제한된다는 것을 유념하도록 한다. 거품형성제의 주어진 유형 및 농도에 대해, 최대 기체 함량은 전형적으로 1분 미만 내에 달성된다. 추가의 균질화에 의해서는 더 많은 기체가 10-300 마이크로미터 직경의 기포로서 부유 운반될 수 없고; 와류에 끌어들여지는 임의의 추가의 기체는 2-20 mm의 직경의 범위의 훨씬 더 큰 기포로서 분산된다. 이러한 크기의 기포는 재빨리 합체되어 거품의 위쪽으로 부유하고, 거기에서 그것은 전형적으로 파열되고 기체는 거품으로부터 빠져나간다. 가압된 기계식 전단형 거품 발생 장치에서, 과잉의 기체가, 거품형성 제제 중 거품형성제의 유형 및 농도를 초월하여, 10-300 마이크로미터의 기포로서 분산될 수 있는 경우에, 과잉의 기체는 거품에 분산된 매우 큰 2-20 mm 직경의 기포로서 (거품과 함께) 배출된다. 2-20 mm 직경의 기포는 습윤 초기 시트의 전형적인 두께보다 훨씬 더 큰 직경을 갖는다. 강도 첨가제는 거품 내의 기포의 액체 막 및 틈새 영역에서만 발견되기 때문에, 넓은 면적의 시트가 시트에 적용된 단일 기포 상에만 막을 갖는 경우에, 매우 큰 직경의 기포는 강도 첨가제를 섬유 단면에 전달할 수 없다. 강도 첨가제의 더욱 더 균일한 분배를 위해, 거품 층 두께보다 더 작은 기포, 특히 초기 웹 두께보다 더 작은 기포가 바람직하다. 이러한 적용을 위해 20-300 마이크로미터 직경의 기포, 특히 50-150 마이크로미터 직경의 기포가 바람직한데, 왜냐하면 이러한 크기의 기포는 웹을 방해하지 않으면서도 강도 첨가제를 초기 웹에 전달할 수 있어서, 강도 첨가제를 더 효율적으로 분배할 수 있기 때문이다. 50-150 마이크로미터 직경의 기포 및 약 70 내지 약 80%의 공기를 함유하는 거품이 편리한데, 왜냐하면 그것은, 적용을 위해, 마개가 열리는 용기로부터 용이하게 부어질 수 있거나 호스를 통해 압력에 의해 거품 분배기로부터 초기 웹으로 운반될 수 있기 때문이다.
예시적인 실시양태에서, 강도 첨가제의 거품 보조 적용은 거품형성 용액의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%의 양의 적어도 하나의 거품형성제를 포함하는 거품형성 제제를 사용하여 수행된다. 예시적인 실시양태에서, 거품 보조 적용은 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 50 중량%, 예를 들어 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 양의 적어도 하나의 강도 첨가제를 포함하는 거품형성 제제를 사용하여 수행된다.
특히, 상기에 설명된 바와 같이, 거품형성제는 일반적으로 펄프 섬유들 사이의 결합을 방해함으로써 결합-관련 종이 강도 매개변수를 감소시킨다. 거품을 생성하기에 충분한, 대략 최소량의 거품형성제를 갖는 거품형성 제제를 사용하면, 이러한 방식의 결합-관련 종이 강도 매개변수의 감소가 최소화되는 것으로 관찰되었다. 특히, 주로 50-150 마이크로미터의 직경의 기포 및 70% 내지 80%의 기체 함량을 갖는 기체 기포를 갖는 거품에 특정한 양의 강도 첨가제를 효과적으로 분산시키는 데 필요한 거품형성제의 용량은 강도 첨가제의 유형 및 용량, 및 거품형성 제제의 온도 및 pH에 따라 달라질 수 있는 것으로 관찰되었다. 거품형성제의 이러한 양은 본원에서 "최소한으로 충분한" 거품형성제 용량으로서 정의되며, 많은 거품형성제가 섬유 결합에 미치는 부정적인 영향을 저감시키면서도 비용을 절감하고 제지기 백수(white water) 회로의 곳곳에서 발생할 수 있는 후속 거품형성 문제를 저감시키는 것이 바람직하다.
도 2는 특정한 강도 첨가제 용량에서 70% 및 80%의 기체 함량의 거품을 거품형성 제제 내에 발생시키는 데 필요한 거품형성제 농도의 차이를 상세히 나타내는 그래프를 도시한다. 모든 경우에, 결정된 거품형성제 농도는 거의 모든 기포가 50-150 마이크로미터의 바람직한 직경 범위 내의 직경을 갖게 하는 농도였다. 목표 기체 함량을 갖는 거품을 생성하는 데 필요한 거품형성제의 대략 최소한으로 충분한 용량을 초과하는 거품형성제를 첨가하면, 결합-관련 강도 특성이 손실되어 강도 매개변수의 손실이 커질 가능성이 증가한다. 거품을 생성하는 데 필요한 양을 초과하는 과량의 거품형성제를 사용하면, 예를 들어, 거품형성 용액의 약 10 중량%를 초과하는 과량의 거품형성제를 사용하면, 또한 총처리 비용이 증가한다.
일부 거품형성제와 강도 첨가제의 조합은, 거품형성 제제로서 초기 웹에 적용되는 경우에, 다른 거품형성제와 강도 첨가제의 조합보다 종이의 결합-관련 강도 특성에 있어서 더 큰 개선을 초래하는 것으로 관찰되었다. 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 개선에 있어서 이러한 차이가 생기는 이유는, 상이한 거품형성제들은 거품의 목표 기체 함량에 도달하는 데 필요한 양 및 최종 종이 시트 강도에 미칠 수 있는 영향에 있어서 상이하기 때문이다. 예시적인 실시양태에서, 기체가 거품형성 제제에 혼입된 후에 생성되는 거품에 대한 목표 기체 함량은 거품의 총 부피를 기준으로 약 40% 기체 내지 약 95% 기체, 예를 들어 거품의 총 부피를 기준으로 약 60% 내지 약 80% 기체이다.
특히, 본 발명자들은 모든 유형의 거품형성제가 모든 상황에서 만족스러운 것은 아니라는 것을 알았다. 음이온성 거품형성제 소듐 도데실 술페이트 (SDS)와 같은 일부 거품형성제는 최종 종이 시트의 결합-관련 강도 매개변수의 감소를 초래하는 경향이 있다. SDS는 관례적으로 비용이 덜 들고 거품의 목표 기체 함량을 달성하는 데 통상적으로 소량이 필요하다는 점 때문에 바람직한 거품형성제로서 공지되어 있다. 그러나, 본 발명자들은 SDS의 음이온성 전하가 양이온성 관능기를 갖는 바람직한 합성 강도 첨가제를 방해하여 겔 형성을 초래하는 경향이 있음을 발견하였다. 이러한 겔 형성은 거품 취급 문제를 일으키고 거품형성된 강도 첨가제가 초기 웹으로 이동하는 것을 억제한다. 심지어 (SDS와 양이온성-기-함유 강도 첨가제 사이에 전하 방해가 일어나지 않는) 이상적인 상황에서도, SDS는 여전히 결합 방해로 인해 강도를 감소시키도록 작용한다. 본 발명자들은 특정한 다른 유형의 거품형성제는, 엄청나게 높은 비용의 거품형성제 농도로 사용되지 않는 한, 목표 기체 함량 범위의 거품을 생성할 수 없다는 것을 추가로 입증하였다.
상기에 설명된 방식으로 특정한 강도 첨가제의 거품 보조 적용을 위한 기체 함량 및 기포 크기 범위를 갖는 요망되는 품질의 거품을 거품형성제를 사용하여 생성하는 연구가 수행되었다.
샘플에 적용된 거품이 약 40% 내지 약 95%, 예를 들어 약 60% 내지 약 80%의 기체 함량을 갖는 경우에, 연구된 종이 시트 샘플에서 개선된 물리적 매개변수가 수득되는 것으로 관찰되었다. 예시적인 실시양태에서, 기체는 공기이다. 다양한 예시적인 실시양태에서, 거품은 충분한 기체의 존재 하에 거품형성 제제를 전단하거나 기체를 거품형성 용액에 주입하거나 거품형성 용액을 기체 흐름에 주입함으로써 형성된다.
또한 거품형성 제제가 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%의 양의 하나 이상의 거품형성제를 포함하는 경우에 종이 시트 샘플의 개선된 물리적 특성이 수득되는 것으로 관찰되었다. 그 밖에 추가로, 거품형성제의 양이 목표 기체 함량을 갖는 거품을 생성하기에 대략 충분한 정도로만 최소화되는 경우에 종이 시트 샘플의 개선된 물리적 특성이 초래되는 것으로 관찰되었다.
또한, 하나 이상의 강도 첨가제가 거품형성 제제에 거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 50 중량%, 예를 들어 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재하는 경우에 종이 시트 샘플의 개선된 물리적 매개변수가 수득되는 것으로 관찰되었다. 예시적인 실시양태에서, 강도 첨가제는 양이온성 관능기를 갖는 합성 강도 첨가제를 포함한다. 예시적인 실시양태에서, 합성 강도 첨가제는 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체, 비닐 아민 함유 중합체, 또는 아크릴아미드 함유 중합체를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "합성" 강도 첨가제는 전분 강도 첨가제와 같은 천연 강도 첨가제를 제외한다는 것을 유념하도록 한다. 예시적인 실시양태에서, 양이온성 관능기를 갖는 적어도 하나의 합성 강도 첨가제는 아크릴아미드-디알릴디메틸암모늄 클로라이드 공중합체; 글리옥실화 아크릴아미드-디알릴디메틸암모늄 클로라이드 공중합체; 비닐아민 함유 중합체 및 공중합체; 폴리아미도아민-에피클로로히드린 중합체; 글리옥실화 아크릴아미드 중합체; 폴리에틸렌이민; 아크릴로일옥시에틸트리메틸 암모늄 클로라이드의 군으로부터 선택된다. 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함하는 예시적인 합성 강도 첨가제는 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨(Solenis LLC)로부터 상품명 허코본드(Hercobond)™ 7700으로서 상업적으로 입수가능하다.
추가로 또는 대안으로서, 예시적인 실시양태에서, 양이온성 관능기를 갖는 적어도 하나의 합성 강도 첨가제는, 후속적으로 글리옥실화되거나 되지 않는, DADMAC-아크릴아미드 공중합체; 후속적으로 글리옥실화되거나 되지 않는, AETAC, AETAS, METAC, METAS, APTAC, MAPTAC, DMAEMA, 또는 그의 조합을 포함하는 양이온성 기를 갖는 아크릴아미드의 중합체 및 공중합체; 비닐아민 함유 중합체 및 공중합체; PAE 중합체; 폴리에틸렌이민; 폴리-DADMAC; 폴리아민; 및 디메틸아미노메틸-치환된 아크릴아미드를 기재로 하는 중합체의 군으로부터 선택되며, 여기서 DADMAC는 디알릴디메틸암모늄 클로라이드이고; DMAEMA는 디메틸아미노에틸메타크릴레이트이고; AETAC는 아크릴로일옥시에틸트리메틸 클로라이드이고; AETAS는 아크릴로일옥시에틸트리메틸 술페이트이고; METAC는 메타크릴로일옥시에틸트리메틸 클로라이드이고; METAS는 메타크릴로일옥시에틸트리메틸 술페이트이고; APTAC는 아크릴로일아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드이고; MAPTAC는 아크릴로일아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드이고; PAE는 폴리아미도아민-에피클로로히드린 중합체이다.
양이온성 관능기를 갖는 합성 강도 첨가제의 거품 보조 적용에 사용하기에 바람직한 거품형성제는 비이온성, 쯔비터이온성, 양쪽성 또는 양이온성 유형의 거품형성제, 또는 이러한 거품형성제 중 동일한 유형 또는 하나 초과의 유형의 거품형성제의 조합의 군의 부분집합으로부터 선택된 거품형성제인 것으로 관찰되었다. 특히, 바람직한 거품형성제는 비이온성 거품형성제, 쯔비터이온성 거품형성제, 양쪽성 거품형성제, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다.
이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 비이온성 및 쯔비터이온성 또는 양쪽성 거품형성제에 의해 수득된 강도 매개변수에 있어서의 개선된 결과는 이러한 유형의 거품형성제와 펄프 섬유와 합성 양이온성 강도 첨가제 사이에서의 정전기적 상호작용의 결핍으로 인한 것으로 생각되었다. 특히, 개선된 결과는 에톡실레이트, 알콕실화 지방산, 폴리에톡시 에스테르, 글리세롤 에스테르, 폴리올 에스테르, 헥시톨 에스테르, 지방 알콜, 알콕실화 알콜, 알콕실화 알킬 페놀, 알콕실화 글리세린, 알콕실화 아민, 알콕실화 디아민, 지방 아미드, 지방산 알킬올 아미드, 알콕실화 아미드, 알콕실화 이미다졸, 지방 아미드 옥시드, 알칸올 아민, 알칸올아미드, 폴리에틸렌 글리콜, 에틸렌 및 프로필렌 옥시드, EO/PO 공중합체 및 그의 유도체, 폴리에스테르, 알킬 사카라이드, 알킬, 폴리사카라이드, 알킬 글루코시드, 알킬 폴리글루코시드, 알킬 글리콜 에테르, 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리비닐 알콜, 알킬 폴리사카라이드, 그의 유도체 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 비이온성 거품형성제의 사용을 통해 수득되었다.
강도 매개변수에 있어서의 개선된 결과는 또한, 라우릴 디메틸아민 옥시드, 코코암포아세테이트, 코코암포디아세테이트, 코코암포디프로피오네이트, 코카미도프로필 베타인, 알킬 베타인, 알킬 아미도 베타인, 히드록시술포 베타인, 코카미도프로필 히드록시술타인, 알킬이미노디프로피오네이트, 아민 옥시드, 아미노산 유도체, 알킬 디메틸아민 옥시드의 군으로부터 선택된 쯔비터이온성 또는 양쪽성 거품형성제, 및 비이온성 계면활성제, 예컨대 알킬 폴리글루코시드 및 폴리 알킬 폴리사카라이드, 및 그의 조합의 사용을 통해 수득되었다.
음이온성 거품형성제는 또한, 비교적 낮은 양이온성 전하를 갖는, 예를 들어 약 16% 미만의 양이온성 관능기의 몰 농도를 갖는, 양이온성 관능기를 갖는 합성 강도 첨가제와 조합되는 경우에, 강도 매개변수에 있어서 개선된 결과를 달성할 수 있는 것으로 관찰되었다. 바람직한 음이온성 거품형성제는 알킬 술페이트 및 그의 유도체, 알킬 술포네이트 및 술폰산 유도체, 알칼리 금속 술포리시네이트, 지방산의 술폰화 글리세릴 에스테르, 술폰화 알콜 에스테르, 지방산 염 및 유도체, 알킬 아미노산, 아미노 술폰산의 아미드, 술폰화 지방산 니트릴, 에테르 술페이트, 황산 에스테르, 알킬나프틸술폰산 및 염, 술포숙시네이트 및 술포숙신산 유도체, 포스페이트 및 포스폰산 유도체, 알킬 에테르 포스페이트 및 포스페이트 에스테르, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 거품형성제이다.
양이온성 거품형성제는 또한, 비교적 낮은 양이온성 전하를 갖는, 예를 들어 약 16% 미만의 양이온성 관능기의 몰 농도를 갖는, 양이온성 관능기를 갖는 합성 강도 첨가제와 조합되는 경우에, 강도 매개변수에 있어서 개선된 결과를 달성할 수 있는 것으로 관찰되었다. 바람직한 양이온성 거품형성제는 알킬 아민 및 아미드 및 그의 유도체, 알킬 암모늄, 알콕실화 아민 및 아미드 및 그의 유도체, 지방 아민 및 지방 아미드 및 그의 유도체, 4급 암모늄, 알킬 4급 암모늄 및 그의 유도체 및 그의 염, 이미다졸린 유도체, 카르빌 암모늄 염, 카르빌 포스포늄 염, 상기에 설명된 구조의 중합체 및 공중합체, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 거품형성제이다.
상기에 설명된 거품형성제의 조합이 또한 본원에 개시되어 있다. 특정한 상이한 유형의 거품형성제들을 조합하면 상이한 이점들을 조합할 수 있다. 예를 들어, 음이온성 거품형성제는 일반적으로 다른 거품형성제보다 더 저렴하고 일반적으로 거품을 생성하는 데 효과적이지만 종이의 결합-관련 강도 특성을 개선하는 데는 효과적이지 않을 수 있다. 비이온성, 쯔비터이온성 또는 양쪽성 거품형성제는 일반적으로 음이온성 거품형성제보다 더 비싸지만, 일반적으로 양이온성 관능기를 갖는 합성 강도 첨가제와 함께 강도 특성을 개선하는 데 더 효과적이다. 따라서, 음이온성 거품형성제와 비이온성, 쯔비터이온성 및/또는 양쪽성 거품형성제의 조합은 비용-효과적이면서도 종이 시트의 강도 특성을 개선한다는 두 가지 이점을 제공하거나, 적어도 이러한 두 가지 특성 사이의 절충안을 제공할 수 있다. 거품형성제는 또한 하나의 유형의 거품형성제의 우수한 거품형성 능력 및 또 다른 유형의 거품형성제의 더 우수한 결합 개선 특성의 이점을 취하도록 조합될 수 있다. 특정한 조합을 통해, 특정한 거품형성제 및 양이온성 관능기를 갖는 특정한 강도 첨가제, 예를 들어 양이온성 또는 양쪽성 강도 첨가제를 사용하여 결합-관련 강도 특성에 있어서 상승작용적인 개선이 이루어진다. 음이온성 또는 비이온성 강도 첨가제도 특정한 거품형성제 또는 그의 조합과 함께 이러한 상승작용을 나타낼 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 거품형성제는 폴리비닐알콜, PVA, PVOH 또는 PVAl이라고도 불리는 폴리(비닐 알콜) 및 그의 유도체이다. PVOH 거품형성제와 양이온성 관능기를 갖는 강도 첨가제의 조합은, 동일한 합성 양이온성 강도 첨가제의 습부 첨가로 인한 것들에 비해, 샘플에 개선된 강도 특성을 제공하는 것으로 관찰되었다. 소포제의 부재 하에 더 높은 분자량 및 더 낮은 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알콜 거품형성제는 전형적으로 강도 첨가제의 거품 보조 적용을 통해 우수한 강도 특성을 제공하였다. 예시적인 실시양태에서, 폴리비닐 알콜은 약 70% 내지 99.9%, 예를 들어 약 86 내지 약 90%의 가수분해도를 갖는다. 예시적인 실시양태에서, 폴리비닐 알콜 거품형성제는 약 5000 - 약 400,000의 수 평균 분자량을 가져서, 4% 고형분 및 20℃에서 약 3 내지 75 cP의 점도를 초래한다. 예시적인 실시양태에서, 폴리비닐 알콜 거품형성제는 약 70,000 - 약 100,000의 수 평균 분자량을 가져서, 4% 고형분 및 20℃에서 45 내지 55 cP의 점도를 초래한다. 또한 폴리비닐 알콜-기재의 거품형성제는 유리하게는 웹의 펄프 섬유들 사이의 결합을 방해함으로써 종이-강도 매개변수를 약화시키지 않는다는 것을 유념하도록 한다. 다른 분자량 및 가수분해도에서, 비이온성, 쯔비터이온성, 또는 양쪽성 거품형성제와 폴리비닐 알콜 거품형성제 (또는 그의 유도체)의 조합도 양이온성 강도 첨가제와 함께 우수한 거품 품질 및 우수한 강도 개선을 제공하였다.
또한, 사용된 거품형성제가 약 8 초과의 친수성-친지성 평형 (HLB)을 갖는 경우에 샘플에서 개선된 물리적 매개변수가 수득되는 것으로 관찰되었다. 약 8 초과의 HLB 균형은 수성 조성물에서의 거품 생성 능력을 촉진한다.
또한 양이온성 관능기를 가지면서도 폴리비닐아민 중합체 단위체 형태의 1급 아민 관능성 단위체를 함유하는 합성 강도 첨가제는, 1급 아민 관능성 단위체를 함유하지 않는 합성 강도 첨가제에 비해, 강도 매개변수를 개선하는 데 효과적인 것으로 관찰되었다. 예시적인 실시양태에서, 거품형성 제제에 포함된 양이온성 관능기를 갖는 합성 강도 첨가제는 약 1% 내지 약 100%의 1급 아민 관능기를 갖는다.
이제, 상이한 유형의 기재들에 대한 특정한 유형의 강도 첨가제의 거품 보조 적용이 하기에 더 상세히 설명될 것이다.
미사용 라이너보드
미사용 라이너보드는 미사용 표백 또는 미표백 펄프 또는 이 둘의 조합 (즉, 종이 또는 판지 제품이 되지 않고 그대로 사용되는 펄프)으로부터의 지료(furnish)를 사용하여 제조된 라이너보드이다. 미사용 펄프는 그것이 종이 또는 판지의 제조 장소에서 제조되는 경우에 때로는 "미건조(never-dried)" 펄프라고 불린다. 그것은 또한, 펄프가 미사용 라이너보드의 제조 장소로부터 멀리 떨어진 곳에서 제조되는 경우에, 선적 및 저장의 편리를 위해 거친 펄프 시트로서 형성되고 50%-80% 고형분을 갖도록 건조된, 베일(bale) 포장된 시판용 펄프로부터 제조될 수 있다. 미사용 라이너보드는 예를 들어 골판지 및 상자, 예컨대 백색면 상자를 제조하는 데 사용될 수 있다.
미사용 라이너보드는 골판지 상자를 제조하는 데 사용되기 때문에, 미사용 라이너보드의 강도 및 다른 구조적 특성이 가장 중요하다. 그러나 원료 제조 시스템의 고농도 원료 부분 또는 제지기의 습부에 강도 첨가제를 첨가함으로써 미사용 라이너보드의 강도 및 다른 구조적 특성을 개선하는 것은 종종 펄프화 공정으로부터 전달된 유기 및 무기 오염원에 의해 유발된 방해로 인해 제한된다. 이는 전형적으로 갈색 원료 세척 시스템, 또는 표백 미사용 펄프의 경우에는 표백 설비, 또는 둘 다에 있어서의 완벽하지 않은 세척으로 인한 것이다. 최종 미사용 라이너보드의 요망되는 결합 강도 특성을 달성하기 위해, 종이 제조업체는 라이너보드의 평량을 증가시킬 수 있다. 그러나, 이러한 접근 방식은 라이너보드의 평량이 증가함에 따라 제지기의 생산성이 상응하게 저감된다는 단점이 있다. 강도 사양을 충족하기 위해 평량을 증가시키면 제품 라이너보드의 단위 면적당 비용이 엄청나게 높아질 수 있다.
합성 양이온성 강도 첨가제의 거품 보조 적용을 사용하면, 라이너보드의 결합-관련 강도 특성의 향상 또는 개선이 동일한 합성 양이온성 강도 첨가제의 습부 첨가에 의해 이루어지는 것을 초월하여 달성될 수 있다.
미사용 라이너보드 기재를 사용하여 수득된 예시적인 결과가 하기 실시예 2A 내지 2H에 제시되어 있다.
재활용 라이너보드
재활용 라이너보드는 이전에 제조되고 사용된 재활용 종이 및 판지로부터 재활용된 펄프 섬유를 사용하여 제조된 라이너보드이다. 재활용 라이너보드는 골판지 및 상자, 예를 들어 백색면 상자를 제조하는 데 사용될 수 있다. 재활용 판지는 때로는 테스트 라이너(test liner)라고도 불린다. 특히 북미에서, 많은 제지 공장에서는 라이너보드가 미사용 펄프 섬유와 재활용 펄프 섬유의 블렌드로부터 제조된다.
재활용 라이너보드는 골판지 상자를 제조하는 데 사용되기 때문에, 재활용 라이너보드의 결합-관련 강도 및 다른 구조적 특성이 가장 중요하다. 그러나, (원료 제조 시스템의 고농도 원료 부분에서, 또는 제지기 습부에서) 강도 첨가제의 습부 첨가에 의한 재활용 라이너보드의 강도 및 다른 구조적 특성의 개선은 종종, 원래의 미사용 라이너보드가 제조될 때 펄프화 공정으로부터 전달된 리그닌과 같은 유기 물질뿐만 아니라 이전의 제지 사이클로부터의 축적된 첨가제를 포함할 수 있는 오염 물질에 의해 유발된 방해로 인해 제한된다. 특히, 비교적 적은 양의 신선한 물을 사용하는 재활용 라이너보드 시스템 (때로는 "폐쇄된" 물 시스템이라고도 불림)은 무기 및/또는 유기 오염원, 예컨대 리그닌 및 이전의 제지 사이클로부터의 습부 첨가된 첨가제가 축적되는 경향이 있는 것으로 관찰되었다. 이러한 오염원은, 강도 첨가제가 (원료 제조 시스템의 고농도 원료 부분에서, 또는 제지기 습부에서) 습부 첨가를 통해 펄프 원료에 도입되는 경우에, 강도 첨가제의 수행 능력에 부정적인 영향을 미친다. 때로는 "음이온성 폐기물"이라고 불리는, 전형적으로 음이온성으로 하전된 축적 물질은 전형적으로 양이온성으로 하전된 강도 첨가제의 일부를 받아들이므로, 양이온성으로 하전된 강도 첨가제가 섬유와 완전히 결합되지 못 해서, 양이온성으로 하전된 강도 첨가제가 덜 효과적이라고 생각된다. 최종 재활용 라이너보드의 요망되는 물리적 특성을 달성하기 위해 종이 제조업체는 라이너보드의 평량을 증가시키는 것을 선택할 수 있다. 그러나, 이러한 접근 방식은 평량이 증가함에 따라 제지기의 생산성이 상응하게 저감되고 제지 공장이 제품의 단위 면적당 더 비싼 섬유를 훨씬 더 높은 비용으로 판매하게 된다는 단점이 있다.
양이온성 강도 첨가제의 거품 보조 적용을 사용하면, 동일한 양이온성 강도 첨가제의 습부 첨가에 비해, 라이너보드의 강도 특성의 상응하는 향상 또는 개선이 라이너보드의 평량을 상응하게 증가시키지 않고서도 달성될 수 있다.
재활용 라이너보드 기재를 사용하여 수득된 예시적인 결과가 하기 실시예 1A 내지 1F에 제시되어 있다. 양이온성 관능기를 포함하는 합성 강도 첨가제의 거품 보조 적용은 종이 가방 또는 종이 봉지 제품에서 개선된 결과를 달성하는 것으로 관찰되었음을 또한 유념하도록 한다.
실시예
실시예 1A
대조군 시트와 비교하여 합성 강도 첨가제의 거품 첨가제 첨가의 경우의 강도 개선을 시험하기 위해, 500 캐나다 표준 자유도 (CSF) 재활용 라이너보드 (RLB) 펄프를 사용하여 약 100 그램/제곱미터 ("gsm")의 수초지를 제조하였다. 습윤 형성된 웹을 노블 앤드 우드(Noble and Wood) 수초지 장비 및 표준 절차를 사용하여 제조하였다. 수초지의 제조에서는 백수 재활용을 사용하지 않았다. 이어서 형성된 습윤 시트를 습윤 시트에 진공을 적용할 수 있는 거품 적용 장치로 옮겼다. 합성 양이온성 강도 첨가제 (솔레니스 엘엘씨 건조 강도 첨가제 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능함)의 2%-10% 용액 (백분율 값은 거품형성 제제 중 제품의 중량 퍼센트임)을 사용하여 거품을 생성하였다. 거품형성된 제제를 습윤 형성된 시트 상에 적용하기 전에, 마캣(Macat)® AO-12, 트리톤(Triton)™ BG-10, 및 폴리비닐 알콜-기재의 거품형성제 (셀볼(Selvol)™ 540으로서 상업적으로 입수가능함), 및 음이온성 거품형성제 소듐 도데실 술페이트 (SDS)를 포함하는 다양한 거품형성제의 존재 하에 기체로서 공기를 사용하여 많은 거품을 형성하였다. 거품의 공기 함량을 약 70%의 목표 공기 함량으로 일정하게 유지하기 위해, 거품형성제 농도를 허코본드™ 7700 농도 양에 대하여 조정하였다. 거품형성제의 용량은 2-15 g/L였다. 거품형성제 및 강도 보조제를 요망되는 농도로 물과 혼합함으로써 거품을 형성하였다. 250 mL 플라스틱 비커에 25 g 배치를 각각의 시트마다 하나씩 만들고, 완전히 용해될 때까지 혼합하였다. 이어서 회전자/고정자 팁을 갖는 휴대용 전기 균질화기를 10000 RPM에서 약 30초 동안 사용하여 거품을 발생시켰다. 혼합을 중단한 지 15초 내에 거품을 시트에 적용하였다.
거품을 하향 인발 장치를 사용하여 습윤 형성된 웹에 적용하였다. 도 3에서 평가된 수초지는 하기 표 I에 설명되어 있다.
<표 I>
예시적인 거품형성제 I은 양쪽성이며 파일럿 케미칼(Pilot Chemical)로부터 상품명 마캣® AO-12로서 상업적으로 입수가능한 아민 옥시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 II는 비이온성이며 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 상품명 트리톤™ BG-10으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁(DeTac)™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈(Sekisui Specialty Chemicals)로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
비교용 거품형성제 I은 음이온성이며 다양한 공급처로부터 상업적으로 입수가능한 소듐 도데실 술페이트를 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
이어서 제조된 샘플의 파열 강도를 뮬렌 버스트 시험을 사용하여 시험하였다. 결과는 도 3에 도시되어 있다. 시트에 적용된 거품의 높이를 설정함으로써, 1% 허코본드™ 7700 거품형성된 용액은 4-5 lb/ton의 허코본드™ 7700을 습부 첨가를 통해 시트에 적용하는 것과 동등하다고 추정되었다. 이를 후속적으로 공지된 양의 적용된 강도 첨가제의 질소 함량을 결정하고 시트에 포함된 합성 강도 첨가제의 실제 함량을 계산하는 보정 실험을 통해 확인하였다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 거품-보조 적용은 대조군 시트에 비해 파열 강도에 분명한 영향을 미쳤다. 특히, 마캣® AO-12 거품형성제, 트리톤™ BG-10 거품형성제 및 셀볼™ 540 거품형성제를 사용하여 허코본드™ 7700을 거품 보조 적용하는 경우에, 종이 샘플의 파열 강도는 미처리 대조군 시트에 비해 증가한 것으로 관찰되었다.
또한 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 음이온성 계면활성제 소듐 도데실 술페이트 (SDS) 거품형성제의 사용은 대조군에 비해 최선의 경우에 파열 강도의 미미한 증가 및 최악의 경우에 파열 강도의 감소를 초래하는 것으로 관찰되었다. 상기에 설명된 바와 같이, 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, SDS를 사용하면 SDS와 습윤 시트의 펄프 섬유 사이의 정전기적 및 소수성 상호작용이 증가함으로써 시트 샘플의 강도 특성의 저하가 초래되는 것으로 추측된다. 이러한 증가된 정전기적 및 소수성 상호작용은 펄프 섬유 결합을 방해하고 강도 첨가제의 작용을 방해하는 것으로 생각된다.
따라서, 양쪽성, 비이온성 및/또는 중합체성 거품형성제의 사용은 우수한 거품형성성 및 안정성 특성을 제공하고 양이온성 강도 첨가제에 대한 방해를 최소화하여 샘플의 결합-관련 강도 특성의 개선으로 이어지는 반면에, 음이온성 거품형성제 SDS의 사용은 샘플의 강도 특성을 개선하는 데 덜 성공적인 것으로 관찰되었다. 특히, 디메틸아민 옥시드-기재의 양쪽성 계면활성제, 알킬 폴리글루코시드-기재의 계면활성제, 및 폴리비닐 알콜-기재의 계면활성제는 모두 샘플의 강도 특성을 개선하는 것으로 관찰되었다.
또한 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 셀볼™ 540을 사용함으로써 파열 강도의 가장 큰 증가를 달성하였다. 폴리비닐 알콜-기재의 거품형성제는 강도 개선 특성의 측면에서 강도 첨가제와의 상승작용적 효과를 나타내는 것으로 관찰되었다.
또한 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 마캣® AO-12 거품형성제, 트리톤™ BG-10 거품형성제, 및 셀볼™ 540 거품형성제의 경우에, 허코본드™ 7700의 농도가 증가함에 따라, 파열 강도가 유리하게도 더 크게 개선되었다.
실시예 1B
실시예 1A의 결과를 확인하기 위해, 340 캐나다 표준 자유도 (CSF) 재활용 라이너보드 펄프를 사용하여 제조된 수초지를 사용하여 동일한 실험적 시도를 수행하였다. 거품을 실시예 1A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 실시예 1B의 결과는 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서 평가된 수초지는 하기 표 II에 설명되어 있다.
<표 II>
예시적인 거품형성제 I은 양쪽성이며 파일럿 케미칼로부터 상품명 마캣® AO-12로서 상업적으로 입수가능한 아민 옥시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 II는 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ BG-10으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
비교용 거품형성제 I은 음이온성이며 다양한 공급처로부터 상업적으로 입수가능한 소듐 도데실 술페이트를 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 거품-보조 적용은 340 CSF 수초지의 파열 강도에 분명한 영향을 미쳤다. 특히, 실시예 1A와 유사하게, 마캣® AO-12 거품형성제, 트리톤™ BG-10 거품형성제 및 셀볼™ 540 거품형성제를 사용하여 허코본드™ 7700을 적용하는 경우에, 시트 샘플의 파열 강도는 미처리 대조군 시트에 비해 증가한 것으로 관찰되었다.
따라서, 실시예 1B는 거품 보조 적용과 관련된 개선은 다양한 지료 조건에 걸쳐 적용 가능하다는 것을 확인시켜 준다.
실시예 1C
370 CSF 재활용 라이너보드 펄프를 사용하여 제조된 수초지를 사용하는 재활용 라이너보드 펄프를 사용하여 약 100 gsm의 수초지를 제조하였다. 노블 앤드 우드 수초지 장비 및 표준 절차를 사용하고 백수 재활용을 사용하지 않고서, 습윤 형성된 시트를 제조하였다. 습윤 형성된 시트에 대한 적용 전에, 거품형성 제제 중 제품의 중량을 기준으로 1%의 양이온성 합성 강도 첨가제 (허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능함)를 사용하여 생성된 거품을 다양한 거품형성제를 사용하여 형성하였다. 본 실시예에서 사용된 거품형성제는 트리톤™ BG-10, 글루코폰(Glucopon)® 425N, 크로다테릭(Crodateric)™ CAS 50, 셀볼™ 540, 멀티트로프(Multitrope)™ 1620, 마캣® AO-12, 나트서프(NatSurf)™ 265, 트리톤™ X-100, 모나(Mona)™ AT-1200, 트윈(Tween)® 80, 트윈® 20, 크로다시닉(Crodasinic)™ LS30, 디버사클린(Diversaclean)™, 및 포어스탈(Forestall)™을 포함한다. 거품을 실시예 1A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 이어서 각각의 거품형성제의 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도를 시험하였고, 미처리 대조군 시트 및 또한 허코본드™ 7700이 습부 첨가를 통해 4 lbs/ton으로 첨가된 샘플 시트의 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도와 비교하였다. 실시예 1C의 결과가 도 5에 도시되어 있다. 도 5에서 평가된 수초지는 하기 표 III에 설명되어 있다.
<표 III>
예시적인 거품형성제 I은 양쪽성이며 파일럿 케미칼로부터 상품명 마캣® AO-12로서 상업적으로 입수가능한 아민 옥시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 II는 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ BG-10으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
예시적인 거품형성제 IV는 비이온성이며 바스프(BASF)로부터 상품명 글루코폰® 425N으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 V는 쯔비터이온성이며 크로다(Croda)로부터 상품명 크로다테릭™ CAS 50으로서 상업적으로 입수가능한 코카미도프로필히드록시술타인을 포함한다.
예시적인 거품형성제 VI은 비이온성이며 크로다로부터 상품명 멀티트로프™ 1620으로서 상업적으로 입수가능한 폴리사카라이드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 VII은 비이온성이며 크로다로부터 상품명 나트서프™ 265로서 상업적으로 입수가능한 에톡시화 알콜을 포함한다.
예시적인 거품형성제 VIII은 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ X-100으로서 상업적으로 입수가능한 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
예시적인 거품형성제 IX는 쯔비터이온성이며 크로다로부터 상품명 모나™ AT-1200으로서 상업적으로 입수가능한 베타인을 포함한다.
예시적인 거품형성제 X은 비이온성이며 크로다로부터 상품명 트윈® 80으로서 상업적으로 입수가능한 헥시톨 에스테르를 포함한다.
예시적인 거품형성제 XI은 비이온성이며 크로다로부터 상품명 트윈® 20으로서 상업적으로 입수가능한 헥시톨 에스테르를 포함한다.
예시적인 거품형성제 XII는 비이온성이며 크로다로부터 상품명 디버사클린™으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드와 알콕실화 알콜의 혼합물을 포함한다.
예시적인 거품형성제 XIII은 양이온성이며 크로다로부터 상품명 포어스탈™로서 상업적으로 입수가능한 알킬 4급 암모늄을 포함한다.
비교용 거품형성제 II는 음이온성이며 크로다로부터 상품명 크로다시닉™ LS30으로서 상업적으로 입수가능한 라우로일 사르코시네이트를 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 거품형성제의 선택은 수초지의 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도 둘 다에 영향을 미친다. 수초지에 적용된 모든 거품은 동일한 양의 합성 양이온성 강도 첨가제 허코본드™ 7700을 함유하였다. 일부 거품형성제 (예컨대 트윈® 80 및 트윈® 20)는 수초지의 건조 인장 강도를 대조군 시트의 것 미만으로 감소시킨 반면에, 다른 것들 (예컨대 셀볼™ 540)은 건조 인장 강도를 습부 첨가 샘플의 것을 초과하는 수준으로 개선하였다.
도 5에서, 4 lbs/ton 허코본드™ 7700의 습부 첨가는 대부분의 거품형성제의 경우에 허코본드™ 7700의 거품 보조 적용에 비해 더 높은 건조 인장 강도를 초래하는 것으로 관찰된다. 본 실시예에서 사용된 수초지는 백수 재활용 없이 제조되었기 때문에, 그렇지 않았다면 강도 첨가제의 습윤-첨가 효과를 저감시킬 수 있었던 오염원 (예컨대 리그닌)이 산업적 적용 시에 통상적으로 예상되는 양으로 존재하지 않을 가능성이 있는 것으로 생각된다. 따라서, 본 실시예에서 습부 첨가를 통해 나타난 인장 강도 증가는 백수 재활용을 사용하는 산업적 적용 시에 실제로 실현될 수 있는 것보다 더 높을 가능성이 있다.
어쨌든, 도 5에 도시된 결과는 강도 첨가제의 거품 보조 첨가와 관련하여 분명한 건조 인장 강도의 개선이 있다는 것을 보여준다.
그 밖에 추가로, 도 5는 또한 강도 첨가제의 거품 보조 첨가가 수초지의 습윤 (재습윤) 인장 강도를 대조군에 비해 개선한다는 것을 보여준다. 더욱이, 허코본드™ 7700의 거품 보조 적용에 사용된 대부분의 거품형성제는 허코본드™ 7700의 습부 첨가에 비해 습윤 (재습윤) 인장 강도의 개선을 초래하였다.
실시예 1D
370 CSF 재활용 라이너보드 펄프를 사용하는 재활용 라이너보드 및 이전 실시예에서 설명된 것과 동일한 장비 및 절차를 사용하여 약 100 gsm의 수초지를 제조하였다. 합성 양이온성 강도 첨가제 (허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능함)를 거품형성제 셀볼™ 540을 사용하여 시트에 적용하였다. 거품을 실시예 1A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 이어서 수초지의 건조 인장 에너지 흡수 (TEA)를 시험하였다. 결과는 도 6에 도시되어 있다. 도 6에서 평가된 수초지는 하기 표 IV에 설명되어 있다.
<표 IV>
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 허코본드™ 7700을 거품 보조 첨가를 통해 첨가하는 경우에 건조 TEA가 습부 첨가에 비해 개선된 것으로 관찰된다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 거품 보조 첨가의 경우에 건조 TEA에 있어서의 용량 반응이 관찰되는 반면에, 습부 첨가의 경우에는 건조 TEA에 있어서의 용량 반응이 관찰되지 않았다. 추가로, 거품형성 용액 중 2%의 허코본드™ 7700의 거품 첨가의 사용을 통해, 대조군 시트에 비해 거의 70%의 현저한 개선이 관찰되었다. 습부 첨가를 통한 2 lbs/ton의 허코본드™ 7700로부터 관찰된 건조 TEA의 개선은 매우 미미했다.
실시예 1E
실시예 1D에서와 동일한 방식으로 제조된 수초지를 건조 신장 백분율에 대해 시험하였다. 거품을 실시예 1A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 결과는 도 7에 도시되어 있다. 도 7에서 평가된 수초지는 하기 표 V에 설명되어 있다.
<표 V>
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 허코본드™ 7700을 거품 보조 첨가를 통해 첨가하는 경우에 건조 신장이 습부 첨가에 비해 개선된 것으로 관찰되었다. 또한 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 거품 보조 첨가의 경우에 건조 신장에 있어서의 미미한 용량 반응이 관찰되는 반면에, 습부 첨가의 경우에는 건조 신장에 있어서의 용량 반응이 관찰되지 않았다. 특히, 허코본드™ 7700의 습부 첨가는 대조군에 비해 약 10%의 개선을 보여준 반면에, 허코본드™ 7700의 거품 보조 첨가는 수초지의 건조 신장을 약 30% 증가시켰다.
실시예 1D 및 1E는, 전통적으로 크라프트 가방 또는 종이 봉지의 제조와 관련된 특성인 우수한 신장 및 TEA 특성을 필요로 하는 적용분야의 경우에, 강도 첨가제의 거품 보조 첨가가 동일한 강도 첨가제의 습부 첨가에 비해 개선을 초래한다는 것을 보여준다.
실시예 1F
370 CSF의 "깨끗한" 재활용 라이너보드 펄프를 사용하는 약 100 gsm의 수초지를 실시예 1E와 관련하여 상기에 설명된 것과 동일한 장비 및 절차를 사용하여 제조하였다. 우선, 대조군 시트, 및 습부 첨가를 통해 첨가된 5 lbs/ton의 합성 양이온성 강도 첨가제 (허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능함)를 갖는 시트를 제조하였다. 이어서, 산업적 조건에서의 유기 오염원의 근사 시뮬레이션으로서, 폐쇄된 재활용 라이너보드 물 시스템에 축적될 수 있는 통상적인 오염원인 가용성 리그닌을 18 lbs/ton 수준으로 습부에서 용해시켰다. 이러한 "더러운" 펄프를 사용하여 똑같은 두 개의 수초지를 제조하였다. 세 번째 수초지를 동일한 방법을 사용하여 제조하였고, 이어서 거품형성제로서 셀볼™ 540을 사용하여 1% 허코본드™ 7700 거품으로 처리하였다. 거품을 실시예 1A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 이어서 각각의 수초지의 건조 및 습윤 인장 강도를 시험하였다. 인장 시험의 결과는 도 8에 도시되어 있다. 도 8에서 평가된 수초지는 하기 표 VI에 설명되어 있다.
<표 VI>
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 것을 포함한다.
"깨끗한" 재활용 라이너보드 지료를 사용하고 허코본드™ 7700의 습부 첨가를 통해 제조된 수초지의 건조 인장은 대조군에 비해 건조 인장 강도에 있어서 약 10% 개선된 것으로 나타났다. 그러나, "더러운" 재활용 라이너보드 지료의 경우에, 허코본드™ 7700의 습부 첨가에 의한 개선은 대조군에 비해 단지 약 5%로 떨어졌다. 이러한 결과는 가용성 리그닌 오염원이 습부 첨가에 의해 첨가된 강도 첨가제의 효과를 저감시킨다는 것을 암시한다.
강도 첨가제의 거품 보조 첨가를 통해 제조된 수초지의 경우에, "깨끗한" 및 "더러운" 재활용 라이너보드 지료 시스템 둘 다는 건조 인장 강도에 있어서 습부 첨가에 비해 크게 개선된 것으로 나타났다. 이는 특히 "더러운" 시스템의 경우에 두드러졌다. 따라서, 가용성 리그닌의 축적은 습부 첨가만큼 거품 보조 첨가에 부정적인 영향을 미치지 않기 때문에, 강도 첨가제의 거품 보조 첨가는 고도로 폐쇄된 물 시스템을 갖춘 재활용 라이너보드 공장에서 유용할 것으로 예상된다. 특히, 거품은 예비-형성된 습윤 시트에 첨가되기 때문에, 습부 잔류 화학 물질 (예컨대 가용성 리그닌)에 의한 방해가 저감됨으로써, 건조 강도 작용제의 더 우수한 효과가 초래된다.
실시예 2A
750 CSF 미사용 라이너보드 펄프를 사용하는 미건조 미표백 미사용 크라프트 슬러시 펄프를 사용하여 약 100 gsm의 수초지를 제조하여, 동일한 강도 첨가제의 습부 첨가에 비해 강도 첨가제의 거품 보조 첨가에 의한 강도 개선을 시험하였다. 습윤 형성된 시트를 표준 절차에 따라 백수 재활용 없이 노블 앤드 우드 수초지 장비를 사용하여 제조하였다. 이어서, 습윤 형성된 시트를 시트에 진공을 적용할 수 있는 거품 적용 장치로 옮겼다. 적용된 거품의 양을 시트에 적용된 거품의 높이로부터 추정할 수 있었고, 후속적으로 공지된 양의 적용된 강도 첨가제의 질소 함량을 모니터링하는 보정 실험을 통해 확인하였다.
거품형성제 (셀볼™ 540)의 존재 하에, 폴리비닐 아민-함유 강도 첨가제인 양이온성 강도 첨가제 (솔레니스 엘엘씨 건조 강도 첨가제 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능함)의 1%-5% 용액 (상기 백분율은 거품형성 제제 중 제품의 중량임)을 사용하여 거품을 생성하였다. 거품형성제 농도를 거품이 약 70%의 공기 함량을 갖도록 조정하였다. 이러한 조정의 예로서, 1%의 허코본드™ 7700 농도에서, 0.6%의 셀볼™ 540 농도를 사용하였다. 이어서 이러한 거품을 습윤 형성된 시트 중 일부 상에 적용하였다. 다른 수초지를 1 내지 4 lbs/ton의 용량의 허코본드™ 7700의 습부 첨가를 통해 처리하였다. 1% 강도 첨가제 용액으로부터 생성된 거품은, 강도 첨가제의 보류 특성에 기초하여, 약 4 lbs/ton의 강도 첨가제 용액의 습부 첨가와 대략 동등하다는 것을 유념하도록 한다.
이어서 제조된 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도를 시험하였다. 결과는 도 9에 도시되어 있다. 도 9에서 평가된 수초지는 하기 표 VII에 설명되어 있다.
<표 VII>
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 거품-보조 적용은 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도 둘 다에 분명한 유익한 영향을 미쳤다. 특히, 셀볼™ 540 거품형성제를 사용하여 허코본드™ 7700을 적용한 경우에, 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도가 대조군 및 허코본드™ 7700의 습부 첨가에 비해 증가한 것으로 관찰되었다.
또한 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 양이온성 강도 첨가제의 습부 첨가의 경우에 인장 강도는 미처리 대조군에 비해 개선되지 않았다. 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 양이온성 강도 첨가제의 첨가는, 펄프화 공정으로부터의 펄프 지료에 잔류하는 오염원의 방해로 인해, 제조된 샘플의 인장 강도를 개선하는 데 효과적이지 않았을 가능성이 있다. 허코본드™ 7700의 거품형성 첨가는 허코본드™ 7700과 방해 물질 사이의 상호작용 가능성을 저감시킴으로써 이러한 방해의 가능성을 저감시키기 때문에, 허코본드™ 7700의 거품 보조 첨가는 샘플의 습윤 및 건조 인장 강도를 개선하는 데 더 효과적이었다.
또한, 허코본드™ 7700의 거품 보조 적용은 소위 "용량 반응"을 나타내는 것으로 도 9에 도시되어 있고, 즉, 샘플에 첨가된 허코본드™ 7700의 농도의 증가는 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도 둘 다에 있어서 상응한 증가를 초래하였다. 이러한 용량 반응이 허코본드™ 7700의 습부 첨가의 경우에는 관찰되지 않았다.
실시예 2B
상기 실시예 2A에서 요약된 것과 동일한 기법을 사용하여 수초지를 제조하였다. 거품을 실시예 2A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 이어서 각각의 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) 신장을 시험하였다. 결과는 도 10에 도시되어 있다. 도 10에서 평가된 수초지는 하기 표 VIII에 설명되어 있다.
<표 VIII>
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 습부 첨가는 대조군에 비해 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) 신장을 감소시켰다. 다시 말하자면, 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 허코본드™ 7700의 첨가는, 펄프화 공정으로부터의 펄프 지료에 잔류하는 오염원의 방해로 인해, 제조된 샘플의 신장을 개선하는 데 효과적이지 않았을 가능성이 있다.
또한 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 거품-보조 적용은 건조 및 습윤 (재습윤) 신장 둘 다에 분명한 유익한 영향을 미쳤다. 특히, 셀볼™ 540 거품형성제를 사용하여 허코본드™ 7700을 적용한 경우에, 샘플의 건조 및 습윤 신장이 대조군 및 허코본드™ 7700의 습부 첨가에 비해 증가한 것으로 관찰되었다.
또한, 허코본드™ 7700의 거품 보조 적용은 건조 및 습윤 (재습윤) 신장에 있어서 소위 "용량 반응"을 나타내고, 즉, 샘플에 첨가된 허코본드™ 7700의 농도의 증가는 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) 신장 둘 다에 있어서 상응한 증가를 초래하는 것으로 도 10에 도시되어 있다. 이러한 용량 반응은 허코본드™ 7700의 습부 첨가의 결과에서는 관찰되지 않았다.
실시예 2C
상기 실시예 2A에서 요약된 것과 동일한 기법을 사용하여 수초지를 제조하였다. 거품을 실시예 2A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 이어서 각각의 샘플의 건조 및 습윤 인장 에너지 흡수 (TEA)를 시험하였다. 결과는 도 11에 도시되어 있다. 도 11에서 평가된 수초지는 하기 표 IX에 설명되어 있다.
<표 IX>
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 습부 첨가는 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) TEA를 대조군에 비해 감소시켰다. 다시 말하자면, 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 허코본드™ 7700의 첨가는, 펄프화 공정으로부터의 펄프 지료에 잔류하는 물질의 방해로 인해, 제조된 샘플의 TEA를 개선하는 데 효과적이지 않았을 가능성이 있다.
또한 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 거품-보조 적용은 건조 및 습윤 (재습윤) TEA 둘 다에 분명한 유익한 영향을 미쳤다. 특히, 셀볼™ 540 거품형성제를 사용하여 허코본드™ 7700을 적용한 경우에, 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) TEA는 대조군 및 허코본드™ 7700의 습부 첨가에 비해 증가한 것으로 관찰되었다.
또한, 허코본드™ 7700의 거품 보조 적용은 건조 및 습윤 (재습윤) TEA에 있어서 소위 "용량 반응"을 나타내고, 즉, 샘플에 첨가된 허코본드™ 7700의 농도의 증가는 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) TEA 둘 다에 있어서 상응한 증가를 초래하는 것으로 도 11에 도시되어 있다. 이러한 용량 반응은 허코본드™ 7700의 습부 첨가의 결과에서는 관찰되지 않았다.
실시예 2D
상기 실시예 2A에서 요약된 것과 동일한 기법을 사용하여 수초지를 제조하였다. 거품을 실시예 2A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 이어서 각각의 샘플의 건조 파열 강도 및 링 파쇄 강도를 시험하였다. 결과는 도 12에 도시되어 있다. 도 12에서 평가된 수초지는 하기 표 X에 설명되어 있다.
<표 X>
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 합성 양이온성 강도 첨가제의 습부 첨가는 대조군에 비해 각각의 샘플의 링 파쇄 강도를 감소시키고 파열 강도를 감소시키거나 단지 약간 개선하였다. 다시 말하자면, 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 합성 양이온성 강도 첨가제의 첨가는, 펄프화 공정으로부터의 펄프 지료에 잔류하는 물질의 방해로 인해, 제조된 샘플의 링 파쇄 강도를 개선하는 데 효과적이지 않았고 파열 강도에 단지 최소의 영향을 미쳤을 가능성이 있다.
또한 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 거품-보조 적용은 파열 강도 및 링 파쇄 강도 둘 다에 분명한 유익한 영향을 미쳤다. 특히, 셀볼™ 540 거품형성제를 사용하여 허코본드™ 7700을 적용한 경우에, 샘플의 파열 강도 및 링 파쇄 강도는 대조군 및 허코본드™ 7700의 습부 첨가에 비해 증가한 것으로 관찰되었다.
또한, 허코본드™ 7700의 거품 보조 적용은 파열 강도 및 링 파쇄 강도 둘 다에 있어서 소위 "용량 반응"을 나타내고, 즉, 샘플에 첨가된 허코본드™ 7700의 농도의 증가는 샘플의 파열 강도 및 링 파쇄 강도 둘 다에 있어서 상응한 증가를 초래하는 것으로 도 12에 도시되어 있다. 이러한 용량 반응은 허코본드™ 7700의 습부 첨가의 경우에는 관찰되지 않았다.
실시예 2E
미건조 미표백 미사용 크라프트 슬러시 펄프를 사용하여 약 150 gsm의 수초지를 제조하였다. 수초지의 제조 방법은 실시예 2A의 것과 동일하였다. 폴리비닐 아민-함유 합성 양이온성 건조 강도 첨가제 (허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능함)의 1%-5% 용액을 사용하여 거품을 생성하였다. 습윤 형성된 웹에 대한 적용 전에, 양쪽성 디메틸아민 옥시드-기재의 계면활성제 (마캣® AO-12) 또는 폴리비닐 알콜 (셀볼™ 540)의 존재 하에 거품을 예비-형성하였다. 각각의 샘플의 건조 인장 강도를, 거품 대조군 샘플, 습부 대조군 샘플 (각각 미처리 대조군), 및 1 lb/ton 허코본드™ 7700 및 2 lbs/ton 허코본드™ 7700의 습부 첨가를 통해 제조된 샘플과 함께, 시험하였다. 건조 인장 강도 시험의 결과가 도 13에 제시되어 있다. 도 13에서 평가된 수초지는 하기 표 XI에 설명되어 있다.
<표 XI>
예시적인 거품형성제 I은 양쪽성이며 파일럿 케미칼로부터 상품명 마캣® AO-12로서 상업적으로 입수가능한 아민 옥시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 1-2 lbs/ton의 허코본드™ 7700의 습부 첨가는 습부 대조군 샘플에 비해 건조 인장 강도에 있어서 단지 약간의 개선을 보여준다. 허코본드™ 7700의 거품 보조 첨가는 양쪽성 거품형성제 마캣® AO-12의 존재 하에 최대 30%의 개선을 보여주었다. 폴리비닐 알콜 거품형성제 셀볼™ 540의 존재 하에, 건조 인장 강도는 최대 40%까지 개선되는 것으로 관찰되었다. 폴리비닐 알콜은 건조 강도 첨가제로서만 공지되어 있다. 폴리비닐 알콜-기재의 거품형성제의 사용은 샘플의 건조 인장 강도의 개선의 측면에서 건조 강도 첨가제와의 상승작용적 효과를 초래하였다.
실시예 2F
상기 실시예 2E에서 요약된 것과 동일한 기법을 사용하여 수초지를 제조하였다. 거품을 실시예 2A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 이어서 각각의 샘플의 인장 에너지 흡수 (TEA)를 시험하였다. 결과는 도 14에 도시되어 있다. 도 14에서 평가된 수초지는 하기 표 XII에 설명되어 있다.
<표 XII>
예시적인 거품형성제 I은 양쪽성이며 파일럿 케미칼로부터 상품명 마캣® AO-12로서 상업적으로 입수가능한 아민 옥시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 허코본드™ 7700의 습부 첨가는 미처리 습부 대조군에 비해 TEA에 있어서 미미한 개선을 초래하였다. 건조 강도 첨가제의 거품 보조 첨가는 미처리 거품 대조군 샘플에 비해 TEA에 있어서 현저한 개선을 제공하였다. 도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 거품 첨가는 양쪽성-기재의 거품형성제 마캣® AO-12의 사용을 통해 TEA에 있어서 최대 65%의 개선을 제공하였으며, 폴리비닐 알콜-기재의 거품형성제 셀볼™ 540의 사용을 통해 TEA에 있어서 최대 120%의 개선을 제공하였다.
실시예 2G
실시예 2A에서 사용된 것과 동일한 장비 및 절차 및 750 CSF 미건조 미표백 미사용 크라프트 슬러시 펄프를 사용하여, 약 100 gsm의 수초지를 제조하였다. 습부 용량을 기준으로 대략 동등한 양의 특정한 건조 강도 첨가제를 적용하도록 설계된 거품을 습윤 형성된 시트 상에 적용하였다. 거품을 실시예 2A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 상이한 유형의 강도 첨가제들의 강도 개선을 결정하기 위해, 상이한 건조 강도 첨가제들을 거품에 혼입시켰다. 사용된 강도 첨가제는 허코본드™ 7700, 허코본드™ 6950 및 허코본드™ 6350이었고, 이들은 모두 폴리비닐아민 중합체 단위체 형태의 1급 아민 관능성 단위체를 함유한다. 사용된 추가의 강도 첨가제는 폴리비닐아민 중합체 단위체를 함유하지 않는 허코본드™ 1630 및 허코본드™ 1307이었다. 사용된 거품형성제는 알킬 폴리글루코시드 (다우™ BG-10)였다. 이어서 각각의 샘플의 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도를 시험하였다. 인장 시험의 결과는 도 15에 도시되어 있다. 도 15에서 평가된 수초지는 하기 표 XIII에 설명되어 있다.
<표 XIII>
예시적인 거품형성제 II는 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ BG-10으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
합성 강도 첨가제 II는 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 6950으로서 상업적으로 입수가능한 비닐아민 함유 중합체 및 공중합체를 포함한다.
합성 강도 첨가제 III은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 6350으로서 상업적으로 입수가능한 비닐아민 함유 중합체 및 공중합체를 포함한다.
합성 강도 첨가제 IV는 양쪽성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 1630으로서 상업적으로 입수가능한 디메틸아미노에틸메타크릴레이트를 포함한다.
합성 강도 첨가제 V는 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 1307로서 상업적으로 입수가능한 글리옥실화 아크릴아미드-디알릴디메틸암모늄 클로라이드 공중합체를 포함한다.
도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 1급 아민 관능성 단위체를 함유하는 합성 양이온성 강도 첨가제를 사용하여 제조된 샘플은 1급 아민 관능성 단위체를 함유하지 않은 강도 첨가제를 사용하여 제조된 샘플보다 더 우수한 인장 강도 성능을 나타내었다. 더욱이, 1급 아민 관능성 단위체를 함유하는 강도 첨가제의 거품 보조 적용을 통해 제조된 수초지는 동등한 양의 강도 첨가제를 사용하여 습부 첨가를 통해 제조된 수초지보다 더 우수한 인장 강도 성능을 나타내었다.
실시예 2H
실시예 2G에서와 동일한 방법을 사용하여 수초지를 제조하였다. 거품을 실시예 2A에서 설명된 거품 형성에 따라 생성하였다. 이어서 각각의 샘플의 인장 에너지 흡수 (TEA)를 시험하였다. 인장 에너지 흡수의 결과는 도 16에 도시되어 있다. 도 16에서 평가된 수초지는 하기 표 XIV에 설명되어 있다.
<표 XIV>
예시적인 거품형성제 II는 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ BG-10으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
합성 강도 첨가제 II는 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 6950으로서 상업적으로 입수가능한 비닐아민 함유 중합체 및 공중합체를 포함한다.
합성 강도 첨가제 III은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 6350으로서 상업적으로 입수가능한 비닐아민 함유 중합체 및 공중합체를 포함한다.
합성 강도 첨가제 IV는 양쪽성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 1630으로서 상업적으로 입수가능한 디메틸아미노에틸메타크릴레이트를 포함한다.
합성 강도 첨가제 V는 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 1307로서 상업적으로 입수가능한 글리옥실화 아크릴아미드-디알릴디메틸암모늄 클로라이드 공중합체를 포함한다.
도 16에서 볼 수 있는 바와 같이, 1급 아민 관능성 단위체를 함유하는 강도 첨가제를 사용하여 제조된 샘플은 1급 아민 관능성 단위체를 함유하지 않은 강도 첨가제를 사용하여 제조된 샘플보다 더 우수한 TEA 성능을 나타내었다. 더욱이, 1급 아민 관능성 단위체를 함유하는 강도 첨가제의 거품 보조 적용을 통해 제조된 수초지 샘플은 동등한 양의 동일한 강도 첨가제의 습부 첨가를 통해 제조된 수초지 샘플보다 더 우수한 TEA 성능을 나타내었다.
실시예 3A
370 캐나다 표준 자유도 (CSF) 재활용 라이너보드 펄프를 사용하여 약 100 gsm의 수초지를 제조하였다. 임의의 강도 첨가제를 갖지 않는 거품을 다양한 거품형성제 (음이온성, 쯔비터이온성 및 비이온성 유형을 포함함)의 존재 하에 형성하였다. 이러한 거품을 습윤 형성된 시트 상에 적용하였다.
실시예 3A에서 사용된 거품형성제는 시그마 알드리치(Sigma Aldrich)로부터의 SDS, 크로다 인크.(Croda Inc.)로부터의 크로다테릭™ CAS 50, 크로다테릭™ CAB 30 및 멀티트로프™ 1620, 파일럿 케미칼 캄파니(Pilot Chemical Co.)로부터의 마캣® AO-12, 바스프 코포레이션(BASF Corp.)로부터의 글루코폰® 425N, 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Co.)로부터의 트리톤™ BG-10 및 트리톤™ CG-110을 포함한다. 각각의 거품이 약 70% 공기 함량을 갖도록 각각의 거품형성제의 농도를 조정하였다.
습윤 형성된 시트를 노블 앤드 우드 수초지 장비를 사용하여 제조하였다. 형성된 습윤 시트를 거품 첨가 후에 진공을 적용할 수 있는 거품 적용 장치로 옮겼다. 이어서 하향 인발 장치를 사용하여 거품을 적용하였다. 적용된 거품의 양을 신중하게 제어하였다. 적용된 거품의 양을 시트에 적용된 거품의 높이로부터 추정할 수 있었고, 후속적으로 공지된 양의 적용된 강도 첨가제의 질소 함량을 모니터링하는 보정 실험을 통해 확인하였다.
각각의 샘플 시트의 인장 강도를 각각의 조건에서 대조군 (임의의 거품 또는 화학 첨가제를 갖지 않음)과 비교하여 시험하였다. 인장 시험의 결과는 도 17에 도시되어 있다. 도 17에서 평가된 수초지는 하기 표 XV에 설명되어 있다.
<표 XV>
예시적인 거품형성제 I은 양쪽성이며 파일럿 케미칼로부터 상품명 마캣® AO-12로서 상업적으로 입수가능한 아민 옥시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 II는 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ BG-10으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 IV는 비이온성이며 바스프로부터 상품명 글루코폰® 425N으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 V는 쯔비터이온성이며 크로다로부터 상품명 크로다테릭™ CAS 50으로서 상업적으로 입수가능한 코카미도프로필히드록시술타인을 포함한다.
예시적인 거품형성제 VI은 비이온성이며 크로다로부터 상품명 멀티트로프™ 1620으로서 상업적으로 입수가능한 폴리사카라이드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 XIV는 양쪽성이며 크로다로부터 상품명 크로다테릭™ CAB 30으로서 상업적으로 입수가능한 코카미도프로필 베타인을 포함한다.
예시적인 거품형성제 XV는 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ CG-110으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
비교용 거품형성제 I은 음이온성이며 다양한 공급처로부터 상업적으로 입수가능한 소듐 도데실 술페이트를 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 17에서 볼 수 있는 바와 같이, 상이한 거품형성제들 (강도 첨가제 없이 제조됨)은 샘플의 강도 특성에 상이한 영향을 미친다. 음이온성 계면활성제인 SDS는 건조 인장 강도를 대조군에 비해 약 15% 감소시켰다. 쯔비터이온성 계면활성제 중에서, 크로다 인크.로부터의 코카미도프로필 히드록시술타인 기재의 계면활성제인 크로다테릭™ CAS 50은 대조군에 필적할 만한 건조 인장 강도를 갖는다. 비이온성 계면활성제의 경우에, 다우 케미칼 캄파니로부터의 알킬 폴리글루코시드 기재의 거품형성제인 트리톤™ BG-10도 대조군에 필적할 만한 건조 인장 강도를 달성하였다. 다른 거품형성제는 대조군에 비해 약간 감소된 건조 강도를 달성하였다. 이러한 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 샘플의 습윤 (재습윤) 인장 시험에서도 유사한 결과가 수득되었다.
실시예 3B
백수 재활용 없이 370 CSF 재활용 라이너보드 펄프를 사용하여 약 100 gsm의 수초지를 제조하였다. 거품을 습윤 형성된 시트 상에 적용하기 전에, 다양한 상이한 거품형성제들을 사용하여, 솔레니스 엘엘씨로부터의 합성 양이온성 건조 강도 첨가제인 허코본드™ 7700을 (거품형성 용액 중 제품을 기준으로) 1 중량%로 사용하여 거품을 생성하였다.
본 실시예에서 사용된 거품형성제는 다우 케미칼 캄파니로부터의 트리톤™ BG-10 및 트리톤™ X-100, 바스프 코포레이션으로부터의 글루코폰® 425N, 파일럿 케미칼 캄파니로부터의 마캣® AO-12, 크로다 인크.로부터의 모나™ AT-1200, 나트서프™ 265, 트윈® 20, 트윈® 80, 멀티트로프™ 1620, 크로다테릭™ CAS 50, 크로다시닉™ LS30, 디버사클린™ 및 포어스탈™을 포함한다. 대조군 시트의 경우에, 시트 형성 동안에 거품형성제 또는 건조 강도 첨가제를 첨가하지 않았다. 또한, 거품 첨가 샘플과의 비교를 위해, 전통적인 습부 첨가를 통해 첨가된 4 lbs/ton의 허코본드™ 7700을 갖는 수초지를 제조하였다. 별도의 용량 보정 시험의 결과에 따르면, (제품을 기준으로) 1%의 허코본드™ 7700의 거품형성 용액의 거품 첨가는, (제품을 기준으로) 4 lbs/ton의 허코본드™ 7700의 습부 첨가 수준과 동등한 용량을 제공한다.
이어서 각각의 샘플의 인장 강도를 시험하였다. 인장 시험의 결과는 도 18에 도시되어 있다. 도 18에서 평가된 수초지는 하기 표 XVI에 설명되어 있다.
<표 XVI>
예시적인 거품형성제 I은 양쪽성이며 파일럿 케미칼로부터 상품명 마캣® AO-12로서 상업적으로 입수가능한 아민 옥시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 II는 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ BG-10으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
예시적인 거품형성제 IV는 비이온성이며 바스프로부터 상품명 글루코폰® 425N으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 V는 쯔비터이온성이며 크로다로부터 상품명 크로다테릭™ CAS 50으로서 상업적으로 입수가능한 코카미도프로필히드록시술타인을 포함한다.
예시적인 거품형성제 VI은 비이온성이며 크로다로부터 상품명 멀티트로프™ 1620으로서 상업적으로 입수가능한 폴리사카라이드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 VII은 비이온성이며 크로다로부터 상품명 나트서프™ 265로서 상업적으로 입수가능한 에톡시화 알콜을 포함한다.
예시적인 거품형성제 VIII은 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ X-100으로서 상업적으로 입수가능한 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
예시적인 거품형성제 IX는 쯔비터이온성이며 크로다로부터 상품명 모나™ AT-1200으로서 상업적으로 입수가능한 베타인을 포함한다.
예시적인 거품형성제 X은 비이온성이며 크로다로부터 상품명 트윈® 80으로서 상업적으로 입수가능한 헥시톨 에스테르를 포함한다.
예시적인 거품형성제 XI은 비이온성이며 크로다로부터 상품명 트윈® 20으로서 상업적으로 입수가능한 헥시톨 에스테르를 포함한다.
예시적인 거품형성제 XII는 비이온성이며 크로다로부터 상품명 디버사클린™으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드와 알콕실화 알콜의 혼합물을 포함한다.
예시적인 거품형성제 XIII은 양이온성이며 크로다로부터 상품명 포어스탈™로서 상업적으로 입수가능한 알킬 4급 암모늄을 포함한다.
비교용 거품형성제 II는 음이온성이며 크로다로부터 상품명 크로다시닉™ LS30으로서 상업적으로 입수가능한 라우로일 사르코시네이트를 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
허코본드™ 7700과 함께 사용되는 거품형성제의 선택은 수초지의 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도 둘 다에 대해 큰 영향을 미친다. 다양한 상이한 거품형성제들을 사용하여 수초지에 적용된 모든 거품은 동일한 양의 건조 강도 첨가제를 함유하였다. 건조 강도 첨가제와 함께 사용된 모나™ AT-1200과 같은 일부 거품형성제는 수초지 샘플의 인장 강도를 대조군 시트의 인장 강도 미만으로 감소시켰다. 일부 거품형성제 (예를 들어 트리톤™ BG-10, 마캣® AO-12)는, 건조 강도 첨가제와 함께 사용되는 경우에, 건조 인장 강도를 습부 첨가의 경우에서와 동일한 수준으로 개선하였다. 그 결과에 따르면, 대부분의 거품형성제 (포어스탈™, 마캣® AO-12, 크로다테릭™ CAS 50, 트리톤™ BG-10, 글루코폰® 425N, 멀티트로프™ 1620, 나트서프™ 265, 트리톤™ X-100, 트윈® 20, 트윈® 80 및 디버사클린™.)는, 건조 강도 첨가제와 함께 사용되는 경우에, 습부 첨가를 통해 제조된 것에 비해 더 높은 습윤 (재습윤) 인장 강도를 제공한다.
실시예 3C
상기 실시예 3A에서 설명된 것과 동일한 장비 및 절차 및 370 CSF 재활용 라이너보드 펄프를 사용하여 약 100 gsm의 수초지를 제조하였다. 솔레니스 엘엘씨로부터의 합성 양이온성 강도 첨가제 허코본드™ 7700의 거품 보조 적용을 샘플 수초지 중 일부 상에서 수행하였다. 사용된 거품형성제는 세키스이 케미칼 캄파니로부터의 폴리비닐 알콜-기재의 거품형성제인 셀볼™ 540이었다. 셀볼™ 540은 약 88% 가수분해도 (몰 기준)를 갖고, 4% 용액은 약 50±5 cP의 점도 (제조업체 사양에 따름)를 갖는다. 습윤 형성된 시트에 대한 적용 전에, 셀볼™ 540의 존재 하에 (거품형성 제제 중 제품을 기준으로) 1 중량%의 허코본드™ 7700을 사용하여 거품을 생성하였다. 마캣® AO-12 및 트리톤™ BG-10을 사용하여 거품 처리된 시트를 또한 제조하였고, 강도 첨가제의 습부 첨가를 사용하여 샘플을 또한 제조하였다. 시트의 건조 및 습윤 (재습윤) 인장 강도를 측정하였다. 셀볼™ 540 및 1% 허코본드™ 7700 수초지 샘플에 대한 인장 강도 시험의 결과가 도 19에 도시되어 있다. 도 19에서 평가된 수초지는 하기 표 XVII에 설명되어 있다.
<표 XVII>
예시적인 거품형성제 I은 양쪽성이며 파일럿 케미칼로부터 상품명 마캣® AO-12로서 상업적으로 입수가능한 아민 옥시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 II는 비이온성이며 다우 케미칼로부터 상품명 트리톤™ BG-10으로서 상업적으로 입수가능한 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
결과에 따르면, 건조 강도 첨가제 허코본드™ 7700과 함께 중합체성 거품형성제 셀볼™ 540의 사용은 미처리 대조군에 비해 현저한 강도 개선을 초래하였다. 셀볼™ 540으로 거품 처리된 시트의 건조 인장 강도는 대조군의 것에 비해 22% 증가한 반면에, 마캣® AO-12 및 트리톤™ BG-10을 사용하여 거품 처리된 시트는 습부 첨가를 통해 형성된 샘플과 동등한 성능을 보여주었고 미처리 대조군의 것에 비해 10%의 개선을 보여주었다.
실시예 3D
상기 실시예 3A에서 설명된 것과 동일한 장비 및 절차 및 370 CSF 재활용 라이너보드 펄프를 사용하여 약 100 gsm의 수초지를 제조하였다. 셀볼™ 540 및 허코본드™ 7700 강도 첨가제를 습부 첨가를 통해 첨가하는 것으로는 용량 반응 및 강도 특성에 있어서의 유사한 개선을 관찰할 수 없음을 확인하기 위해, 동일한 수초지 조건을 사용하여, 4 lb./ton 허코본드™ 7700 및 20 lb/ton 셀볼™ 540의 습부 첨가, 거품형성제 셀볼™ 540을 사용하여 제조된 1% 허코본드™ 7700 거품의 거품 보조 첨가, 및 셀볼™ 540을 사용한 5% 허코본드™ 7700 거품의 거품 보조 첨가를 통해 수초지 샘플을 형성하였다. 실시예 3A와 관련하여 상기에 설명된 것과 동일한 장비 및 절차 및 370 CSF 재활용 라이너보드 펄프를 사용하여 약 100 gsm의 수초지를 제조하였다. 이어서 대조군과 함께, 이러한 샘플의 인장 강도를 측정하였다. 이러한 수초지에 대한 인장 강도 비교 결과가 도 20에 도시되어 있다. 도 20에서 평가된 수초지는 하기 표 XVIII에 설명되어 있다.
<표 XVIII>
예시적인 거품형성제 III은 비이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 데탁™으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜 및 텍사스주 달라스 소재의 세키스이 스페셜티 케미칼즈로부터 상품명 셀볼™ 540으로서 상업적으로 입수가능한 폴리비닐 알콜을 포함한다.
합성 강도 첨가제 I은 양이온성이며 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스 엘엘씨로부터 상품명 허코본드™ 7700으로서 상업적으로 입수가능한 비닐 단량체와 관능화된 비닐 아민의 그라프트 공중합체를 포함한다.
도 20에서 볼 수 있는 바와 같이, 거품형성제로서 셀볼™ 540을 사용하여 1% 허코본드™ 7700 거품으로 처리된 경우에 시트의 인장 강도는 습부 첨가의 것을 2배 초과하여 증가하였고, 이는 거품 적용이 유리하게도 습윤 (재습윤) 인장 강도 및 건조 인장 강도 둘 다에 있어서 큰 증가를 초래했음을 암시한다. 추가로, 5% 허코본드™ 7700 거품 (거품형성제로서 사용된 셀볼™ 540을 가짐)을 사용한 거품 보조 첨가 샘플의 경우에 용량 반응이 관찰되며, 건조 인장 강도 및 습윤 (재습윤) 인장 강도에 있어서 미처리 대조군 시트에 비해 훨씬 더 큰 증가가 관찰되었다.
상기 상세한 설명에서는 적어도 하나의 예시적인 실시양태가 제시되었지만, 수많은 변형이 존재한다는 것을 알아야 한다. 또한, 예시적인 실시양태 또는 예시적인 실시양태들은 단지 예일 뿐이며, 어떤 방식으로든 본 개시내용의 범위, 적용 가능성 또는 구성을 제한하려는 의도가 없음을 알아야 한다. 오히려, 상기 상세한 설명은 예시적인 실시양태 또는 예시적인 실시양태들을 구현하기 위한 편리한 지침을 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 제공할 것이다. 첨부된 청구범위 및 그의 법적 등가물에 설명된 바와 같은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않게 요소의 기능 및 배열에 있어서 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
Claims (20)
- 거품형성 제제로 기체가 혼입되면 목표 기체 함량을 갖는 거품을 생성하는 거품형성 제제이며, 상기 거품형성 제제는,
거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.001% 내지 약 10%의 양의,
(a) 에톡실레이트, 알콕실화 지방산, 폴리에톡시 에스테르, 글리세롤 에스테르, 폴리올 에스테르, 헥시톨 에스테르, 지방 알콜, 알콕실화 알콜, 알콕실화 알킬 페놀, 알콕실화 글리세린, 알콕실화 아민, 알콕실화 디아민, 지방 아미드, 지방산 알킬올 아미드, 알콕실화 아미드, 알콕실화 이미다졸, 지방 아미드 옥시드, 알칸올 아민, 알칸올아미드, 폴리에틸렌 글리콜, 에틸렌 및 프로필렌 옥시드, EO/PO 공중합체 및 그의 유도체, 폴리에스테르, 알킬 사카라이드, 알킬, 폴리사카라이드, 알킬 글루코시드, 알킬 폴리글루코시드, 알킬 글리콜 에테르, 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리비닐 알콜 및 그의 유도체, 알킬 폴리사카라이드, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 비이온성 거품형성제;
(b) 라우릴 디메틸아민 옥시드, 코코암포아세테이트, 코코암포디아세테이트, 코코암포디프로피오네이트, 코카미도프로필 베타인, 알킬 베타인, 알킬 아미도 베타인, 히드록시술포 베타인, 코카미도프로필 히드록시술타인, 알킬이미노디프로피오네이트, 아민 옥시드, 아미노산 유도체, 알킬 디메틸아민 옥시드 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 쯔비터이온성 또는 양쪽성 거품형성제; 또는
(c) 알킬 아민 및 아미드 및 그의 유도체, 알킬 암모늄, 알콕실화 아미드 및 그의 유도체, 지방 아민 및 지방 아미드 및 그의 유도체, 4급 암모늄, 알킬 4급 암모늄 및 그의 유도체 및 그의 염, 이미다졸린 유도체, 카르빌 암모늄 염, 카르빌 포스포늄 염, 상기에 설명된 구조의 중합체 및 공중합체, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된 양이온성 거품형성제
중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 거품형성제;
거품형성 제제의 총량의 약 0.01% 내지 약 50%의 양의, 양이온성 관능기를 포함하는 적어도 하나의 합성 강도 첨가제; 및
물
을 포함하는 것인 거품형성 제제. - 제1항에 있어서, 적어도 하나의 거품형성제가 폴리비닐 알콜 또는 폴리비닐 알콜 유도체를 포함하는 것인 거품형성 제제.
- 제2항에 있어서, 폴리비닐 알콜 또는 폴리비닐 알콜 유도체가 약 70% 내지 99.9%의 가수분해도를 갖는 것인 거품형성 제제.
- 제2항에 있어서, 폴리비닐 알콜 또는 폴리비닐 알콜 유도체가 약 5000 내지 400,000의 분자량을 갖는 것인 거품형성 제제.
- 제2항에 있어서, 폴리비닐 알콜 또는 폴리비닐 알콜 유도체가 4% 고형분 및 20℃에서 약 3 내지 75 cP의 점도를 갖는 것인 거품형성 제제.
- 제1항에 있어서, 양이온성 관능기를 포함하는 적어도 하나의 합성 강도 첨가제가 몰 기준으로 약 1 내지 100%의 1급 아민 관능기를 갖는 것인 거품형성 제제.
- 제1항에 있어서, 양이온성 관능기를 포함하는 적어도 하나의 합성 강도 첨가제가,
후속적으로 글리옥실화되거나 되지 않는, DADMAC-아크릴아미드 공중합체,
후속적으로 글리옥실화되거나 되지 않는, AETAC, AETAS, METAC, METAS, APTAC, MAPTAC, DMAEMA, 또는 그의 조합을 포함하는 양이온성 기를 갖는 아크릴아미드의 중합체 및 공중합체,
비닐아민 함유 중합체 및 공중합체,
PAE 중합체,
폴리에틸렌이민,
폴리-DADMAC; 폴리아민,
디메틸아미노메틸-치환된 아크릴아미드를 기재로 하는 중합체; 및
그의 조합
의 군으로부터 선택되고,
여기서 DADMAC는 디알릴디메틸암모늄 클로라이드이고, DMAEMA는 디메틸아미노에틸메타크릴레이트이고, AETAC는 아크릴로일옥시에틸트리메틸 클로라이드이고, AETAS는 아크릴로일옥시에틸트리메틸 술페이트이고, METAC는 메타크릴로일옥시에틸트리메틸 클로라이드이고, METAS는 메타크릴로일옥시에틸트리메틸 술페이트이고, APTAC는 아크릴로일아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드이고, MAPTAC는 아크릴로일아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드이고, PAE는 폴리아미도아민-에피클로로히드린 중합체인
거품형성 제제. - 제1항에 있어서, 거품형성 제제의 친수성-친지성 평형이 약 8 초과인 거품형성 제제.
- 거품형성 제제로 기체가 혼입되면 목표 기체 함량을 갖는 거품을 생성하는 거품형성 제제이며, 상기 거품형성 제제는
거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.001% 내지 약 10%의 양의 적어도 하나의 거품형성제;
거품형성 제제의 총량의 약 0.01% 내지 약 50%의 양의, 양이온성 관능기를 포함하는 적어도 하나의 합성 강도 첨가제; 및
물
을 포함하고,
여기서 거품형성 제제 중 적어도 하나의 거품형성제의 농도는, 기체가 거품형성 제제에 혼입된 후에 거품의 목표 기체 함량을 생성하기에 실질적으로 최소한으로 충분한 것인 거품형성 제제. - 제9항에 있어서, 기체가 거품형성 제제에 혼입된 후에 생성되는 거품의 목표 기체 함량이 거품의 총 부피를 기준으로 약 40% 기체 내지 약 95% 기체인 거품형성 제제.
- 제9항에 있어서, 기체가 거품형성 제제에 혼입된 후에 생성되는 거품의 목표 기체 함량이 거품의 총 부피를 기준으로 약 60% 기체 내지 약 80% 기체인 거품형성 제제.
- 제9항에 있어서, 거품형성 제제의 친수성-친지성 평형이 약 8 초과인 거품형성 제제.
- 제9항에 있어서, 양이온성 관능기를 포함하는 적어도 하나의 합성 강도 첨가제가 몰 기준으로 약 1 내지 100%의 1급 아민 관능기를 갖는 것인 거품형성 제제.
- 제9항에 있어서, 양이온성 관능기를 포함하는 적어도 하나의 합성 강도 첨가제가,
후속적으로 글리옥실화되거나 되지 않는, DADMAC-아크릴아미드 공중합체,
후속적으로 글리옥실화되거나 되지 않는, AETAC, AETAS, METAC, METAS, APTAC, MAPTAC, DMAEMA, 또는 그의 조합을 포함하는 양이온성 기를 갖는 아크릴아미드의 중합체 및 공중합체,
비닐아민 함유 중합체 및 공중합체,
PAE 중합체,
폴리에틸렌이민,
폴리-DADMAC; 폴리아민,
디메틸아미노메틸-치환된 아크릴아미드를 기재로 하는 중합체; 및
그의 조합
의 군으로부터 선택되고,
여기서 DADMAC는 디알릴디메틸암모늄 클로라이드이고, DMAEMA는 디메틸아미노에틸메타크릴레이트이고, AETAC는 아크릴로일옥시에틸트리메틸 클로라이드이고, AETAS는 아크릴로일옥시에틸트리메틸 술페이트이고, METAC는 메타크릴로일옥시에틸트리메틸 클로라이드이고, METAS는 메타크릴로일옥시에틸트리메틸 술페이트이고, APTAC는 아크릴로일아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드이고, MAPTAC는 아크릴로일아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드이고, PAE는 폴리아미도아민-에피클로로히드린 중합체인
거품형성 제제. - 합성 양이온성 강도 첨가제를 종이 제품에 도입시키는 방법이며,
거품형성 제제로부터 거품을 생성하는 단계로서,
여기서 상기 거품형성 제제는
거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%의 양의 적어도 하나의 거품형성제;
거품형성 제제의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 50 중량%의 양의, 양이온성 관능기를 포함하는 합성 강도 첨가제; 및
물
을 포함하는 것인, 단계; 및
거품을 습윤 형성된 초기 웹에 적용하는 단계
를 포함하는 방법. - 제15항에 있어서, 종이 제품이 미사용 라이너보드인 방법.
- 제15항에 있어서, 종이 제품이 재활용 라이너보드인 방법.
- 제15항에 있어서, 종이 제품이 종이 가방 또는 종이 봉지인 방법.
- 제15항에 있어서, 거품형성 용액으로부터 거품을 생성하는 단계가, 기체의 존재 하에 거품형성 용액을 전단하는 것; 기체를 거품형성 용액에 주입하는 것; 또는 거품형성 용액을 기체 흐름에 주입하는 것 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
- 제15항에 있어서, 거품을 습윤 형성된 초기 웹에 적용하는 단계를, 습윤 형성된 초기 웹이 약 5% 내지 약 30%의 펄프 섬유 점조도를 가질 때 수행하는 것인 방법.
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